JP7263834B2

JP7263834B2 - heat exchange structure

Info

Publication number: JP7263834B2
Application number: JP2019032502A
Authority: JP
Inventors: 博之鎌田; 茂樹坂倉; 信之本間; 明久矢野; 大雅山本; 佑介武内; 拓哉吉野谷; 卓也橋本; 大輔角田
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2019-02-26
Filing date: 2019-02-26
Publication date: 2023-04-25
Anticipated expiration: 2039-02-26
Also published as: JP2020134110A

Description

本開示は、二流体間の熱交換を行う熱交換構造に関する。 The present disclosure relates to a heat exchange structure that exchanges heat between two fluids.

熱交換型の触媒反応装置は、二流体間の熱交換を行う熱交換構造を装備している。熱交換構造は、互いに隣接する熱媒流路と反応流路を有する。熱媒流路には熱媒流体が流れ、反応流路には反応原料を含んだ反応流体が流れる。熱媒流路と反応流路とは隔壁を介して互いに熱的に結合している。従って、温度差をもつ熱媒流体と反応流体との間では熱交換が行われ、反応原料の反応が促進される。 A heat exchange type catalytic reactor is equipped with a heat exchange structure that exchanges heat between two fluids. The heat exchange structure has a heat medium channel and a reaction channel adjacent to each other. A heat medium fluid flows through the heat medium channel, and a reaction fluid containing reaction raw materials flows through the reaction channel. The heat medium channel and the reaction channel are thermally coupled to each other through the partition wall. Therefore, heat is exchanged between the heat transfer fluid and the reaction fluid, which have a temperature difference, and the reaction of the reaction raw materials is promoted.

熱媒流体と反応流体との間の総括熱伝達係数を向上させるため、熱媒流路及び反応流路のうちの少なくとも一方にフィン構造体が設置される場合がある。フィン構造体は、コルゲートフィン又はウェービングフィン等と呼ばれ、金属板に曲げ加工等を施すことで形成されている。フィン構造体は、当該フィン構造体が設置される流路の長手方向に延伸又は湾曲した複数のフィン（側面）を有する。これに関して、特許文献１はフィン構造体としての伝熱促進体を開示している。なお、上述のフィン構造体が反応流路に設置される場合、当該フィン構造体に触媒が担持されることもある。 A fin structure may be placed in at least one of the heat transfer and reaction flow channels to improve the overall heat transfer coefficient between the heat transfer fluid and the reaction fluid. The fin structure is called a corrugated fin, a waving fin, or the like, and is formed by bending a metal plate. The fin structure has a plurality of fins (side surfaces) extending or curved in the longitudinal direction of the channel in which the fin structure is installed. Regarding this, Patent Document 1 discloses a heat transfer promoter as a fin structure. When the fin structure described above is installed in the reaction channel, the fin structure may carry a catalyst.

特開２０１７－１４０５９１号公報JP 2017-140591 A

従来のフィン構造体は、流体をフィンが設置された面に沿って偏向又は分散させる。従って、このようなフィン構造体を上述の熱交換構造に設置した場合、流体は概ね隔壁に沿って流れることになる。一方、熱媒流体と反応流体との間で交換される熱は、この隔壁を介して伝達される。また、熱流束は温度差（温度勾配）に比例するので、流体間の伝熱は、温度境界層が発生している隔壁に近いほど大きく、隔壁から遠いほど小さい。従って、流体は隔壁から遠いほど、加熱（冷却）されにくい。このような状況は、熱伝達率の向上の妨げになる。なお、あらゆる箇所の流体を十分に加熱（冷却）するには、その流路を長くすることで対処できる。しかしながら、その場合は装置が大型化し、製造コストも上昇してしまう。 Conventional fin structures deflect or distribute fluid along the surface on which the fins are placed. Accordingly, when such a fin structure is installed in the heat exchange structure described above, the fluid generally flows along the partition walls. On the other hand, the heat exchanged between the heat transfer fluid and the reaction fluid is transferred through this partition. Also, since the heat flux is proportional to the temperature difference (temperature gradient), the heat transfer between the fluids is greater the closer to the partition wall where the temperature boundary layer is generated, and less the farther away from the partition wall. Therefore, the farther the fluid is from the partition wall, the less likely it is to be heated (cooled). Such a situation hinders the improvement of the heat transfer coefficient. It should be noted that sufficient heating (cooling) of the fluid at all locations can be dealt with by lengthening the flow path. However, in that case, the size of the apparatus is increased, and the manufacturing cost is also increased.

そこで本開示は、限られた長さの空間において、二流体間の総括熱伝達係数を向上させることが可能な熱交換構造の提供を目的とする。 Accordingly, an object of the present disclosure is to provide a heat exchange structure capable of improving the overall heat transfer coefficient between two fluids in a space of limited length.

本開示の一態様は熱交換構造であって、積層方向に積層され、隔壁を介して互いに熱的に結合する２つの流路と、前記２つの流路のうちの少なくとも一方の流路に着脱可能に設置されるフィン構造体とを備え、前記フィン構造体は、当該フィン構造体が設置される前記少なくとも一方の流路の長手方向に配列すると共に、前記積層方向における前記少なくとも一方の流路の一方側と他方側とに前記少なくとも一方の流路に沿って交互に配列する開口部を形成する複数のフィンを含み、前記フィン構造体が形成する流体の経路と前記隔壁の間に熱伝達に干渉する構造を持たないことを要旨とする。 One aspect of the present disclosure is a heat exchange structure, which includes two flow paths stacked in a stacking direction and thermally coupled to each other via partition walls , and a heat exchange structure attached to and detached from at least one flow path of the two flow paths. a fin structure that can be installed, the fin structure is arranged in the longitudinal direction of the at least one channel in which the fin structure is installed, and the at least one channel in the stacking direction a plurality of fins forming alternating openings along said at least one flow path on one side and the other side of said at least one flow path, wherein said fin structure forms a fluid path between said partition and said partition wall. The gist is to have no structure that interferes with transmission .

前記複数のフィンは、前記フィン構造体が設置される前記少なくとも一方の流路の長手方向に対して直交していてもよい。前記複数のフィンは、前記フィン構造体が設置される前記少なくとも一方の流路の長手方向に対して傾斜していてもよい。前記複数のフィンのうちの一部は、他のフィンと異なるピッチで配列していてもよい。前記フィン構造体は、前記積層方向と交差する方向における前記複数のフィンの配列の両側に設けられ、前記複数のフィンを支持する一対の帯部を含んでもよい。 The plurality of fins may be orthogonal to the longitudinal direction of the at least one channel in which the fin structure is installed. The plurality of fins may be inclined with respect to the longitudinal direction of the at least one channel in which the fin structure is installed. Some of the plurality of fins may be arranged at a pitch different from that of other fins. The fin structure may include a pair of band portions provided on both sides of the arrangement of the fins in a direction intersecting the stacking direction and supporting the fins.

前記フィン構造体は、前記積層方向と交差する方向における前記複数のフィンの配列の両側に設けられる一対の帯部と、前記一対の帯部の間に設けられ、前記一対の帯部を連結すると共に前記複数のフィンのうちの対応するフィンに接続する複数の支持部とを含んでもよい。前記フィン構造体は一枚の板部材によって一体的に形成されてもよい。 The fin structure is provided between a pair of band portions provided on both sides of the arrangement of the plurality of fins in a direction crossing the stacking direction, and between the pair of band portions to connect the pair of band portions. and a plurality of supports connected to corresponding fins of the plurality of fins. The fin structure may be integrally formed by a single plate member.

前記フィン構造体は、前記一対の帯部のそれぞれに支持され、前記複数のフィンが前記積層方向と交差する方向に蛇行するように前記複数のフィンを連結する複数の連結部を含んでもよい。前記複数のフィンと前記複数の連結部は一枚の板部材によって一体的に形成されてもよい。前記フィン構造体には触媒が担持されてもよい。 The fin structure may include a plurality of connecting portions supported by each of the pair of band portions and connecting the plurality of fins so that the plurality of fins meander in a direction intersecting the stacking direction. The plurality of fins and the plurality of connecting portions may be integrally formed by a single plate member. A catalyst may be supported on the fin structure.

本開示によれば、限られた長さの空間において、二流体間の総括熱伝達係数を向上させることが可能な熱交換構造を提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a heat exchange structure capable of improving the overall heat transfer coefficient between two fluids in a space of limited length.

本開示の実施形態に係る熱交換構造の基本構成を示す図であり、（ａ）はＹ－Ｚ面における熱交換構造の断面図、（ｂ）は（ａ）に示すＩＢ－ＩＢ断面図である。1 is a diagram showing the basic configuration of a heat exchange structure according to an embodiment of the present disclosure, (a) is a cross-sectional view of the heat exchange structure in the YZ plane, and (b) is an IB-IB cross-sectional view shown in (a). be. 熱交換構造の基本構成の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the basic composition of a heat-exchange structure. （ａ）～（ｃ）は本開示の実施形態に係るフィンの配置例を示す図である。(a) to (c) are diagrams showing an arrangement example of fins according to the embodiment of the present disclosure. 本開示の実施形態に係るフィン構造体の第１構成例を示す図であり、（ａ）は第１構成例の斜視図、（ｂ）は（ａ）に示すＩＶＢ断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows the 1st structural example of the fin structure which concerns on embodiment of this indication, (a) is a perspective view of a 1st structural example, (b) is IVB sectional drawing shown in (a). 本開示の実施形態に係るフィン構造体の第２構成例を示す図であり、（ａ）は第２構成例の斜視図、（ｂ）は（ａ）に示すＶＢ断面図である。FIG. 4A is a perspective view of the second configuration example of the fin structure according to the embodiment of the present disclosure, and FIG. 7B is a VB cross-sectional view of FIG. 本開示の実施形態に係るフィン構造体の第３構成例を示す図であり、（ａ）は第３構成例の斜視図、（ｂ）は（ａ）に示すＶＩＢ断面図である。FIG. 10A is a perspective view of the third configuration example of the fin structure according to the embodiment of the present disclosure, and FIG. 本開示の実施形態に係るフィン構造体の第４構成例を示す図であり、（ａ）は第４構成例の斜視図、（ｂ）は（ａ）に示すＶＩＩＢ断面図である。FIG. 10A is a perspective view of the fourth configuration example of the fin structure according to the embodiment of the present disclosure, and FIG. 本開示の実施形態に係るフィン構造体の第５構成例を示す図であり、（ａ）は第５構成例の斜視図、（ｂ）は（ａ）に示すＶＩＩＩＢ断面図である。FIG. 10 is a diagram showing a fifth configuration example of a fin structure according to an embodiment of the present disclosure, where (a) is a perspective view of the fifth configuration example and (b) is a VIIIB cross-sectional view shown in (a). 本開示の実施形態に係るフィン構造体の第６構成例を示す図であり、（ａ）は第６構成例の斜視図、（ｂ）は（ａ）に示すＩＸＢ断面図である。FIG. 11 is a diagram showing a sixth configuration example of a fin structure according to an embodiment of the present disclosure, (a) is a perspective view of the sixth configuration example, and (b) is an IXB cross-sectional view shown in (a). 第５構成例及び第６構成例における屈曲部を示す斜視図であり、（ａ）は屈曲部の第１例を示す図、（ｂ）は屈曲部の第２例を示す図である。FIG. 11A is a perspective view showing a bent portion in a fifth configuration example and a sixth configuration example; 本開示の実施形態に係るフィン構造体の第７構成例を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a seventh configuration example of the fin structure according to the embodiment of the present disclosure; 本開示の実施形態に係るフィン構造体の第７構成例を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a seventh configuration example of the fin structure according to the embodiment of the present disclosure; 本実施形態に係る熱交換構造を備える反応装置を示す側面図である。It is a side view showing a reactor provided with a heat exchange structure according to the present embodiment. 図１３におけるＸＩＶ－ＸＩＶ線断面図である。14 is a cross-sectional view along line XIV-XIV in FIG. 13; FIG. 図１３におけるＸＶ－ＸＶ線断面図である。14 is a cross-sectional view along line XV-XV in FIG. 13; FIG. 本実施形態に係る熱交換部の一部を示す立体断面図である。It is a three-dimensional sectional view which shows a part of heat exchange part which concerns on this embodiment.

以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. In addition, the same code|symbol is attached|subjected to the part which is common in each figure, and the overlapping description is abbreviate|omitted.

（基本構成）
まず、本実施形態に係る熱交換構造５０の基本構成について説明する。以下、説明の便宜上、互いに直交する３方向として、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向を規定する。後述の通り、Ｙ方向は２つの流路５１、５２の積層方向である。Ｚ方向は、各流路の長手方向（延伸方向）である。Ｘ方向は各流路の幅方向であり、これらが並行に複数設けられる場合の配列方向でもある。 (basic configuration)
First, the basic configuration of the heat exchange structure 50 according to this embodiment will be described. Hereinafter, for convenience of explanation, the X direction, the Y direction, and the Z direction are defined as three mutually orthogonal directions. As will be described later, the Y direction is the stacking direction of the two flow paths 51 and 52 . The Z direction is the longitudinal direction (stretching direction) of each channel. The X direction is the width direction of each channel, and is also the arrangement direction when a plurality of these channels are provided in parallel.

図１は、本実施形態に係る熱交換構造５０の基本構成を示す図であり、図１（ａ）はＹ－Ｚ面における熱交換構造５０の断面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すＩＢ－ＩＢ断面図である。図２は、熱交換構造５０の基本構成の変形例を示す図である。 1A and 1B are diagrams showing the basic configuration of a heat exchange structure 50 according to this embodiment, FIG. 1A is a cross-sectional view of the heat exchange structure 50 in the YZ plane, and FIG. It is a cross-sectional view taken along line IB-IB shown in (a). FIG. 2 is a diagram showing a modification of the basic configuration of the heat exchange structure 50. As shown in FIG.

図１（ａ）に示すように、熱交換構造５０は少なくとも１つの流路５１と、少なくとも１つの流路５２を備える。流路５１及び流路５２は、Ｘ方向に沿った幅ｗ３を有し、長手方向となるＺ方向に延伸している。また、流路５１及び流路５２は、Ｙ方向（積層方向）に沿って積層される。流路５１及び流路５２は互いに並行に設けられ、隔壁５５を介して互いに熱的に結合している。なお、流路５１は後述する第１流路１１及び第２流路２１のうちの一方の流路として適用され、流路５２は第１流路１１及び第２流路２１のうちの他方の流路として適用される。また、流路５１と流路５２の間の隔壁５５は、後述する第１隔壁１３及び第２隔壁２３のそれぞれに相当する。 As shown in FIG. 1( a ), the heat exchange structure 50 comprises at least one channel 51 and at least one channel 52 . The channel 51 and the channel 52 have a width w3 along the X direction and extend in the Z direction, which is the longitudinal direction. Further, the channels 51 and 52 are stacked along the Y direction (stacking direction). The channel 51 and the channel 52 are provided parallel to each other and thermally coupled to each other via the partition wall 55 . Note that the flow path 51 is applied as one of the first flow path 11 and the second flow path 21 to be described later, and the flow path 52 is the other flow path of the first flow path 11 and the second flow path 21. Applied as a flow path. Moreover, the partition 55 between the flow path 51 and the flow path 52 corresponds to each of the first partition 13 and the second partition 23 to be described later.

なお、熱交換構造５０は複数の流路５１と、複数の流路５２とを備えてもよい。例えば、複数の流路５１と複数の流路５２は、それぞれＸ－Ｚ平面と平行な平面上で並行する。流路５１の長手方向と流路５２の長手方向は互いに平行もよく、交差していてもよい。後者は即ち、ねじれの関係にあってもよい。何れの場合も、流路５１及び流路５２のうちの一方の流路は、その長手方向の略全区間において、流路５１及び流路５２のうちの他方の流路と、隔壁５５を介して互いに熱的に結合している。 Note that the heat exchange structure 50 may include a plurality of flow paths 51 and a plurality of flow paths 52 . For example, the plurality of channels 51 and the plurality of channels 52 are parallel on a plane parallel to the XZ plane. The longitudinal direction of the flow channel 51 and the longitudinal direction of the flow channel 52 may be parallel to each other or cross each other. The latter may thus be in a twisted relationship. In either case, one of the flow paths 51 and 52 communicates with the other flow path of the flow paths 51 and 52 via the partition wall 55 in substantially the entire section in the longitudinal direction. are thermally coupled to each other.

図１（ａ）に示すように、流路５１には流体５３が流れ、流路５２には流体５４が流れる。流体５３は、後述する熱媒流体Ｍ及び反応流体Ｒのうちの一方の流体である。流体５４は、熱媒流体Ｍ及び反応流体Ｒのうちの他方の流体である。なお、流体５３と流体５４の流れは、向流でもよく、並流でもよい。 As shown in FIG. 1( a ), a fluid 53 flows through the channel 51 and a fluid 54 flows through the channel 52 . The fluid 53 is one of a heat transfer fluid M and a reaction fluid R which will be described later. The fluid 54 is the other of the heat transfer fluid M and reaction fluid R. The flow of the fluid 53 and the fluid 54 may be countercurrent or parallel.

流体５３と流体５４との間には温度差ΔＴがある。従って、流体５３が流路５１を流れ、流体５４が流路５２を流れているとき、流体５３と流体５４との間で熱が移動する。具体的には、流体５３と隔壁５５との間では対流熱伝達によって、隔壁５５内では熱伝導によって、そして、隔壁５５と流体５４との間では対流熱伝達によって、流体５３と流体５４との間で熱が移動する。 There is a temperature difference ΔT between fluid 53 and fluid 54 . Therefore, when fluid 53 flows through channel 51 and fluid 54 flows through channel 52, heat is transferred between fluid 53 and fluid 54. FIG. Specifically, the fluid 53 and the fluid 54 are heated by convective heat transfer between the fluid 53 and the partition 55, by heat conduction within the partition 55, and by convective heat transfer between the partition 55 and the fluid 54. heat is transferred between them.

このときの単位時間当たりの熱量Ｑは、総括伝熱係数（熱通過率）Ｕ、隔壁５５の伝熱面積Ａ、及び流体５３と流体５４の温度差ΔＴの積に比例する。即ち、これらの値の関係は次の（１）式で表される。
Ｑ＝ＵＡ（ΔＴ）・・・（１）
伝熱面積Ａは一定である。また、流体５３と流体５４は定常的に流れるので、温度差ΔＴの変化は小さい。従って、熱量Ｑの増加は、総括伝熱係数Ｕの増加によって得られることが判る。 The amount of heat Q per unit time at this time is proportional to the product of the overall heat transfer coefficient (heat transfer rate) U, the heat transfer area A of the partition wall 55, and the temperature difference ΔT between the fluids 53 and 54. That is, the relationship between these values is represented by the following formula (1).
Q=UA(ΔT) (1)
The heat transfer area A is constant. Moreover, since the fluids 53 and 54 flow steadily, the change in the temperature difference ΔT is small. Therefore, it can be seen that an increase in the heat quantity Q is obtained by an increase in the overall heat transfer coefficient U.

また、総括伝熱係数Ｕ、流体５３と隔壁５５との間の熱伝達率Ｈ１、隔壁５５と流体５４との間の熱伝達率Ｈ２、及び、隔壁５５の熱伝導率Ｋの間には次の関係がある。
１／Ｕ＝１／Ｈ１＋１／Ｈ２＋Ｔ／Ｋ・・・（２）
ここで、Ｔは隔壁５５の厚さである。（２）式からは、熱伝達率Ｈ１及び熱伝達率Ｈ２のうちの少なくとも一方が増加すると、総括伝熱係数Ｕが増加することが判る。 Also, between the overall heat transfer coefficient U, the heat transfer coefficient H1 between the fluid 53 and the partition wall 55, the heat transfer coefficient H2 between the partition wall 55 and the fluid 54, and the thermal conductivity K of the partition wall 55, There is a relationship
1/U=1/H1+1/H2+T/K (2)
Here, T is the thickness of the partition wall 55 . From the equation (2), it can be seen that the overall heat transfer coefficient U increases when at least one of the heat transfer coefficient H1 and the heat transfer coefficient H2 increases.

熱伝達率Ｈ１は、隔壁５５付近の流体５３を加速させることによって増加する。この傾向は、熱伝達率Ｈ２についても同様である。そこで、本実施形態では、フィン構造体６０を用いて、流体５３及び流体５４のうちの少なくとも一方の流体の主流の流れを、隔壁５５に向ける。これにより、主流の一部が隔壁５５近傍の温度境界層に接近又は進入し、当該主流と隔壁５５との間の熱の移動が促進される。即ち、熱伝達率Ｈ１及び熱伝達率Ｈ２うちの少なくとも一方が増加する。その結果、総括伝熱係数Ｕが増加し、最終的に熱量Ｑが増加する。即ち、限られた長さの空間において、二流体間の総括熱伝達係数を向上させることができる。 The heat transfer coefficient H1 increases by accelerating the fluid 53 near the partition wall 55 . This tendency is the same for the heat transfer coefficient H2. Therefore, in this embodiment, the fin structure 60 is used to direct the main flow of at least one of the fluid 53 and the fluid 54 toward the partition wall 55 . As a result, part of the main stream approaches or enters the temperature boundary layer in the vicinity of the partition wall 55, and heat transfer between the main stream and the partition wall 55 is promoted. That is, at least one of the heat transfer coefficient H1 and the heat transfer coefficient H2 increases. As a result, the overall heat transfer coefficient U increases, and finally the heat quantity Q increases. That is, the overall heat transfer coefficient between two fluids can be improved in a space of limited length.

本実施形態に係るフィン構造体６０は、流路５１及び流路５２のうちの少なくとも一方の流路に着脱可能に設置される。以下、説明の便宜上、フィン構造体６０について、図１に示す例を挙げて説明する。即ち、フィン構造体６０は流路５１に設置され、流路５２に設置されていない。 The fin structure 60 according to this embodiment is detachably installed in at least one of the flow paths 51 and 52 . For convenience of explanation, the fin structure 60 will be described below with reference to the example shown in FIG. That is, the fin structure 60 is installed in the channel 51 and not installed in the channel 52 .

図１（ｂ）に示すように、フィン構造体６０はＸ方向の幅ｗ１を有し、Ｙ方向の高さｈ１を有する。フィン構造体６０の幅ｗ１は、流路５１の幅ｗ３に略等しい値に設定される。また、フィン構造体６０の高さｈ１は、流路５１の高さｈ３以下の値に設定される。幅ｗ１は、流路５１の内周面との間の漏れを極力抑えた値に設定される。なお、高さｈ１は、流体５３の滞留を防止するクリアランスが形成される程度の値に設定されてもよい。フィン構造体６０の奥行きｄ１は、流路５１の寸法や使用形態に応じて適宜設定される。例えば、奥行きｄ１は、流路５１の奥行きｄ３以下の値に設定される。 As shown in FIG. 1B, the fin structure 60 has a width w1 in the X direction and a height h1 in the Y direction. The width w1 of the fin structure 60 is set to a value substantially equal to the width w3 of the flow path 51. As shown in FIG. Also, the height h1 of the fin structure 60 is set to a value equal to or less than the height h3 of the flow path 51. As shown in FIG. The width w1 is set to a value that minimizes leakage from the inner peripheral surface of the flow path 51 . Note that the height h1 may be set to a value that forms a clearance that prevents the fluid 53 from staying. The depth d1 of the fin structure 60 is appropriately set according to the dimensions of the flow path 51 and the mode of use. For example, the depth d1 is set to a value equal to or less than the depth d3 of the channel 51 .

フィン構造体６０は複数のフィン（偏向板、仕切板）６１を含む。フィン６１は金属製の薄板からなる略矩形の小片であり、Ｚ方向に面しつつＸ方向に延伸する。互いに隣接する２つのフィン６１、６１間のピッチ（間隔）Ｐは一定でもよく、変化してもよい。即ち、複数のフィン６１のうちの一部は、他のフィン６１と異なるピッチＰで配列していてもよい。ピッチＰを変化させることで、局所的な総括熱伝達係数をＺ方向に沿って変化させることができる。 The fin structure 60 includes a plurality of fins (deflection plates, partition plates) 61 . The fin 61 is a substantially rectangular piece made of a thin metal plate, and extends in the X direction while facing the Z direction. A pitch (interval) P between two fins 61, 61 adjacent to each other may be constant or may vary. That is, some of the fins 61 may be arranged at a pitch P different from that of the other fins 61 . By varying the pitch P, the local overall heat transfer coefficient can be varied along the Z direction.

図１（ｂ）に示すように、フィン６１はＸ方向に延伸する縁部６１ａを有する。縁部６１ａにおいて、フィン６１はＹ方向の高さｈ２を有する。この高さｈ２は、流路５１の高さｈ３未満、且つ、高さｈ３の１／２の値以上の値に設定される。流路５１の高さｈ３とフィン６１の高さｈ２の差によって、流路５１内に開口部６２が形成される。即ち、フィン６１は、縁部６１ａと流路５１の内周面（隔壁５５）との間で開口部６２を形成する。後述の通り、流体５３は、この開口部６２を介して流路５１を流れる。 As shown in FIG. 1(b), the fin 61 has an edge portion 61a extending in the X direction. At the edge 61a, the fin 61 has a height h2 in the Y direction. This height h2 is set to a value that is less than the height h3 of the flow path 51 and equal to or greater than half the height h3. An opening 62 is formed in the flow path 51 due to the difference between the height h3 of the flow path 51 and the height h2 of the fins 61 . That is, the fin 61 forms an opening 62 between the edge 61a and the inner peripheral surface (partition wall 55) of the flow path 51. As shown in FIG. As will be described later, the fluid 53 flows through the channel 51 through this opening 62 .

図１（ｂ）に示すように縁部６１ａは、Ｘ方向の全域に形成されてもよい。また、Ｘ方向の一部の区間に形成されてもよい（図１０参照）。前者の場合、フィン６１は、Ｙ方向における流路５１の一方側と他方側とにＺ方向に沿って交互に配列する。後者の場合、フィン６１はＺ方向に沿って配列すると共に、縁部６１ａの位置がＹ方向における流路５１の一方側と他方側とにＺ方向に沿って交互に位置する。 As shown in FIG. 1B, the edge 61a may be formed over the entire area in the X direction. Alternatively, it may be formed in a partial section in the X direction (see FIG. 10). In the former case, the fins 61 are alternately arranged along the Z direction on one side and the other side of the channel 51 in the Y direction. In the latter case, the fins 61 are arranged along the Z direction, and the positions of the edges 61a alternate along the Z direction on one side and the other side of the channel 51 in the Y direction.

図１（ａ）に示すように、フィン６１は、流路５１の長手方向（Ｚ方向）に対して直交していてもよい。或いは、図２に示すように、フィン６１は、流路５１の長手方向に対して傾斜していてもよい。後者の場合、フィン６１は、開口部６２を形成する縁部６１ａが、その反対側の縁部６１ｂよりも流路５１の上流側に位置するように傾斜してもよく、その逆でもよい。 As shown in FIG. 1( a ), the fins 61 may be perpendicular to the longitudinal direction (Z direction) of the channel 51 . Alternatively, as shown in FIG. 2 , the fins 61 may be inclined with respect to the longitudinal direction of the channel 51 . In the latter case, the fins 61 may be slanted such that the edge 61a forming the opening 62 is located upstream of the channel 51 with respect to the opposite edge 61b, or vice versa.

図３（ａ）～図３（ｃ）はフィン６１の配置例を示す図である。これらの図に示すように、フィン６１は、Ｘ方向に対して傾斜していてもよい。フィン６１がＸ方向に対して傾斜している場合、当該フィン６１は図３（ａ）に示すように流路５１の長手方向に対して直交していてもよく、図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示すように、流路５１の長手方向に対して傾斜していてもよい。さらに、流路５１には、上述の直交した又は傾斜したフィン６１が混在していてもよい。 3(a) to 3(c) are diagrams showing an arrangement example of the fins 61. FIG. As shown in these figures, the fins 61 may be inclined with respect to the X direction. When the fins 61 are inclined with respect to the X direction, the fins 61 may be perpendicular to the longitudinal direction of the channel 51 as shown in FIG. As shown in 3(c), it may be inclined with respect to the longitudinal direction of the channel 51 . Further, the flow path 51 may be mixed with the orthogonal or inclined fins 61 described above.

フィン構造体６０は一対の帯部６３、６３を含む。一対の帯部６３、６３のそれぞれは、Ｚ方向と交差する方向（例えばＸ方向）における複数のフィン６１の配列の両側に設けられる。一対の帯部６３、６３は、その間に位置する複数のフィン６１を支持する。ただし、複数のフィン６１は、一対の帯部６３、６３を連結する部材（例えば図８に示す支持部６６）又は一対の帯部６３、６３を側面として有する部材（例えば図４に示す角管６４）によって支持されてもよい。 The fin structure 60 includes a pair of strips 63,63. Each of the pair of band portions 63, 63 is provided on both sides of the arrangement of the plurality of fins 61 in the direction (for example, the X direction) intersecting the Z direction. A pair of band portions 63, 63 support a plurality of fins 61 positioned therebetween. However, the plurality of fins 61 may be a member connecting the pair of band portions 63, 63 (for example, a support portion 66 shown in FIG. 8) or a member having a pair of band portions 63, 63 as side surfaces (for example, a square tube shown in FIG. 4). 64).

上述の通り、開口部６２は流路５１のＺ方向（長手方向）に開口すると共に、Ｙ方向（積層方向）における流路５１の一方側と他方側とに流路５１に沿って交互に配列する。即ち、開口部６２は、Ｙ方向を往復するように、Ｚ方向に沿ってジグザグに配置される。従って、流体５３の流れは、Ｙ方向の往復を繰り返しながらＺ方向に流れる。換言すれば、流体５３はＹ方向に蛇行しながらＺ方向に流れる。 As described above, the openings 62 open in the Z direction (longitudinal direction) of the channel 51 and are alternately arranged along the channel 51 on one side and the other side of the channel 51 in the Y direction (stacking direction). do. That is, the openings 62 are arranged in a zigzag along the Z direction so as to reciprocate in the Y direction. Therefore, the flow of the fluid 53 flows in the Z direction while repeating reciprocation in the Y direction. In other words, the fluid 53 flows in the Z direction while meandering in the Y direction.

フィン構造体６０は、蛇行した流体５３の経路と隔壁５５との間の少なくとも一部に、熱伝達に干渉する構造を持たない。換言すれば、流体５３がＹ方向を往復する各区間において、フィン構造体６０は流体５３を隔壁５５に露出させる部分（開口）を有する。従って、流体５３の一部を隔壁５５近傍の温度境界層ＴＢに直接、接近又は進入させることができる。これにより、熱伝達率Ｈ１が増加し、流体５３及び流体５４間の熱伝達率を向上させることができる。例えば、流体５３の温度が流体５４の温度よりも高い場合、図１（ｂ）に示す熱の流れＨＦを促進させることができる。 The fin structure 60 does not have a structure that interferes with heat transfer at least partially between the tortuous path of the fluid 53 and the partition wall 55 . In other words, the fin structure 60 has a portion (opening) that exposes the fluid 53 to the partition wall 55 in each section where the fluid 53 reciprocates in the Y direction. Therefore, part of the fluid 53 can directly approach or enter the temperature boundary layer TB in the vicinity of the partition wall 55 . As a result, the heat transfer coefficient H1 increases, and the heat transfer coefficient between the fluids 53 and 54 can be improved. For example, if the temperature of fluid 53 is higher than the temperature of fluid 54, the heat flow HF shown in FIG. 1(b) can be promoted.

同様の総括熱伝達係数の向上は、フィン構造体６０を流路５２に設置することによっても得られる。即ち、フィン構造体６０を流路５２に設置することで、熱伝達率Ｈ２を増加させることができる。また、流路５１と流路５２のそれぞれに、フィン構造体６０を設置することによって、流体５３と流体５４との間の熱伝達率を更に向上させることができる。何れの場合も、限られた長さの空間にフィン構造体６０を設置することによって、流体５３と流体５４との間の総括熱伝達係数を向上させることができる。 A similar overall heat transfer coefficient improvement is obtained by placing a fin structure 60 in the flow path 52 . That is, by installing the fin structure 60 in the flow path 52, the heat transfer coefficient H2 can be increased. Further, by installing the fin structure 60 in each of the flow paths 51 and 52, the heat transfer coefficient between the fluids 53 and 54 can be further improved. In either case, the overall heat transfer coefficient between the fluids 53 and 54 can be improved by placing the fin structure 60 in a space of limited length.

なお、フィン構造体６０は、耐熱性を有し、触媒の担持が可能な材料によって形成される。このような材料としては、Ｆｅ（鉄）、Ｃｒ（クロム）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｙ（イットリウム）、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｗ（タングステン）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｔａ（タンタル）等の金属の１種又は複数種を主成分とする耐熱合金がある。例えば、Ｆｅｃｒａｌｌｏｙ（登録商標）等の耐熱合金製の薄板状構造材を成形加工してフィン構造体６０を構成してもよい。 The fin structure 60 is made of a material that has heat resistance and can support a catalyst. Such materials include Fe (iron), Cr (chromium), Al (aluminum), Y (yttrium), Co (cobalt), Ni (nickel), Mg (magnesium), Ti (titanium), Mo (molybdenum), ), W (tungsten), Nb (niobium), and Ta (tantalum). For example, the fin structure 60 may be configured by molding a thin plate structural material made of a heat-resistant alloy such as Fecralloy (registered trademark).

また、フィン構造体６０に触媒が担持される場合、当該触媒は、化学反応の進行促進に有効な活性金属を主成分として含む。活性金属としては、例えば、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｏ（コバルト）、Ｆｅ（鉄）、Ｐｔ（白金）、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｒｈ（ロジウム）、Ｐｄ（パラジウム）等が挙げられ、これらのうちの１種のみを使用してもよく、反応促進に有効である限り、複数種を組み合わせて使用してもよい。 In addition, when the fin structure 60 carries a catalyst, the catalyst mainly contains an active metal that is effective in accelerating the progress of chemical reactions. Examples of active metals include Ni (nickel), Co (cobalt), Fe (iron), Pt (platinum), Ru (ruthenium), Rh (rhodium), and Pd (palladium). A single species may be used alone, or a plurality of species may be used in combination as long as they are effective in promoting the reaction.

（第１構成例）
次に、フィン構造体６０の構成例について説明する。図４は、フィン構造体６０の第１構成例としてのフィン構造体６０Ａを示す図であり、図４（ａ）は第１構成例の斜視図、図４（ｂ）は図４（ａ）に示すＩＶＢ断面図である。 (First configuration example)
Next, a configuration example of the fin structure 60 will be described. 4A and 4B are diagrams showing a fin structure 60A as a first configuration example of the fin structure 60. FIG. 4A is a perspective view of the first configuration example, and FIG. 4B is FIG. 4A. 1 is an IVB cross-sectional view shown in FIG.

図４（ａ）に示すように、フィン構造体６０Ａは高さｈ１、幅ｗ１及び奥行きｄ１の角管６４によって形成される。角管６４は、Ｙ方向に高さｈ１の間隔を置いて設けられた上面６４Ｕ及び下面６４Ｌと、Ｘ方向に幅ｗ１の間隔を置いて設けられた２つの側面６４Ｓ、側面６４Ｓとを有する。この２つの側面６４Ｓ、６４Ｓが上述の一対の帯部６３、６３を構成し、上面６４Ｕ及び下面６４Ｌが側面６４Ｓ、６４Ｓ間の連結部材として機能する。 As shown in FIG. 4(a), the fin structure 60A is formed by a square tube 64 having a height h1, a width w1 and a depth d1. The square tube 64 has an upper surface 64U and a lower surface 64L spaced apart by a height h1 in the Y direction, and two side surfaces 64S and 64S spaced by a width w1 in the X direction. The two side surfaces 64S, 64S constitute the pair of band portions 63, 63 described above, and the upper surface 64U and the lower surface 64L function as connecting members between the side surfaces 64S, 64S.

上面６４Ｕ及び下面６４Ｌには、複数のフィン６１を形成するように、角管６４の内側に向けた切り起こし加工が施される。つまり、複数のフィン６１は、上面６４Ｕ又は下面６４Ｌに支持された状態でＺ方向と直交するように、上面６４Ｕ又は下面６４Ｌから曲げられている。なお、フィン６１の高さｈ２は、Ｚ方向における露出部６５Ａの長さＬ１にほぼ等しい。 The upper surface 64U and the lower surface 64L are cut and raised toward the inner side of the rectangular tube 64 so as to form a plurality of fins 61 . That is, the plurality of fins 61 are bent from the upper surface 64U or the lower surface 64L so as to be orthogonal to the Z direction while being supported by the upper surface 64U or the lower surface 64L. Note that the height h2 of the fin 61 is approximately equal to the length L1 of the exposed portion 65A in the Z direction.

上述の切り起こし加工の結果、上面６４Ｕには露出部６５Ａが開口する。露出部６５Ａは、Ｚ方向におけるフィン６１の背後（前方）に位置し、流体５３が流れる角管６４の内部空間に隔壁５５を露出させる。この露出によって、流体５３と流体５４との間の総括熱伝達係数が向上する。 As a result of the cut-and-raise process described above, the exposed portion 65A is opened in the upper surface 64U. The exposed portion 65A is located behind (front) the fins 61 in the Z direction, and exposes the partition wall 55 to the internal space of the square tube 64 through which the fluid 53 flows. This exposure improves the overall heat transfer coefficient between fluids 53 and 54 .

フィン構造体６０Ａは、角管６４に対する切り起こし加工によって形成される。つまり、複数のフィン６１は角管６４と一体的に形成される。主な加工工程は切り起こし加工だけであるため、フィン構造体６０Ａを容易に製造することができる。 The fin structure 60A is formed by cutting and raising the square tube 64 . That is, the plurality of fins 61 are integrally formed with the square tube 64 . Since the main processing steps are only cut-and-raise processing, the fin structure 60A can be easily manufactured.

（第２構成例）
図５は、フィン構造体６０の第２構成例としてのフィン構造体６０Ｂを示す図であり、図５（ａ）は第２構成例の斜視図、図５（ｂ）は図４（ａ）に示すＶＢ断面図である。第１構成例に対する第２構成例の差異は、フィン構造体６０Ｂのフィン６１がＺ方向に対して傾斜している点にある。第２構成例におけるその他の構成については、第１構成例の構成と同様である。 (Second configuration example)
5A and 5B are diagrams showing a fin structure 60B as a second configuration example of the fin structure 60. FIG. 5A is a perspective view of the second configuration example, and FIG. 5B is FIG. 4A. is a VB cross-sectional view shown in FIG. The difference of the second configuration example from the first configuration example is that the fins 61 of the fin structure 60B are inclined with respect to the Z direction. Other configurations in the second configuration example are the same as those in the first configuration example.

Ｚ方向から見たフィン６１の高さは上述の高さｈ２に設定される。従って、フィン６１をＺ方向に対して傾斜させることで、Ｚ方向における露出部６５Ｂの長さＬ２を、長さＬ１よりも長くすることができる。即ち、露出部６５Ｂの開口面積を露出部６５Ａの開口面積よりも増加させることできる。よって、少なくとも露出部６５Ｂにおける総括熱伝達係数を向上させることができる。 The height of the fins 61 viewed from the Z direction is set to the height h2 described above. Therefore, by inclining the fin 61 with respect to the Z direction, the length L2 of the exposed portion 65B in the Z direction can be made longer than the length L1. That is, the opening area of the exposed portion 65B can be made larger than the opening area of the exposed portion 65A. Therefore, it is possible to improve the overall heat transfer coefficient at least in the exposed portion 65B.

（第３構成例）
図６は、フィン構造体６０の第３構成例としてのフィン構造体６０Ｃを示す図であり、図６（ａ）は第３構成例の斜視図、図６（ｂ）は図６（ａ）に示すＶＩＢ断面図である。第３構成例のフィン構造体６０Ｃのフィン６１はＺ方向に直交し、Ｘ方向の全域に形成された縁部６１ａを有する。即ち、フィン６１は、Ｘ方向の全域において高さｈ２を有し、流路５１の内周面（隔壁５５）との間で開口部６２を形成する。 (Third configuration example)
6A and 6B are diagrams showing a fin structure 60C as a third configuration example of the fin structure 60. FIG. 6A is a perspective view of the third configuration example, and FIG. is a VIB cross-sectional view shown in FIG. The fin 61 of the fin structure 60C of the third configuration example is orthogonal to the Z direction and has an edge 61a formed over the entire area in the X direction. That is, the fins 61 have a height h2 over the entire area in the X direction, and form openings 62 with the inner peripheral surfaces (partition walls 55) of the flow paths 51. As shown in FIG.

フィン構造体６０Ｃは、一対の帯部６３、６３を含む。即ち、一対の帯部６３、６３のそれぞれは、Ｚ方向と交差する方向（例えばＸ方向）における複数のフィン６１の配列の両側に設けられる。一対の帯部６３、６３は、Ｘ方向における各フィン６１の両端部に接続し、一対の帯部６３、６３の間に位置する複数のフィン６１を支持する。 The fin structure 60C includes a pair of strips 63,63. That is, each of the pair of band portions 63, 63 is provided on both sides of the arrangement of the plurality of fins 61 in the direction crossing the Z direction (for example, the X direction). A pair of band portions 63, 63 are connected to both ends of each fin 61 in the X direction, and support a plurality of fins 61 positioned between the pair of band portions 63, 63. FIG.

（第４構成例）
図７は、フィン構造体６０の第４構成例としてのフィン構造体６０Ｄを示す図であり、図７（ａ）は第４構成例の斜視図、図７（ｂ）は図６（ａ）に示すＶＩＩＢ断面図である。フィン構造体６０Ｄのフィン６１はＺ方向に対して傾斜し、Ｘ方向の全域に形成された縁部６１ａを有する。即ち、フィン６１は、Ｘ方向の全域においてＺ方向から見た高さｈ２を有し、流路５１の内周面（隔壁５５）との間で開口部６２を形成する。 (Fourth configuration example)
7A and 7B are diagrams showing a fin structure 60D as a fourth configuration example of the fin structure 60. FIG. 7A is a perspective view of the fourth configuration example, and FIG. is a VIIB cross-sectional view shown in FIG. The fins 61 of the fin structure 60D are inclined with respect to the Z direction and have edge portions 61a formed over the entire area in the X direction. That is, the fins 61 have a height h2 when viewed from the Z direction over the entire area in the X direction, and form openings 62 with the inner peripheral surfaces of the flow paths 51 (partition walls 55).

第３構成例と同じく、フィン構造体６０Ｄは、一対の帯部６３、６３を含む。即ち、一対の帯部６３、６３のそれぞれは、Ｚ方向と交差する方向（例えばＸ方向）における複数のフィン６１の配列の両側に設けられる。一対の帯部６３、６３は、Ｘ方向における各フィン６１の両端部に接続し、一対の帯部６３、６３の間に位置する複数のフィン６１を支持する。 As in the third configuration example, the fin structure 60D includes a pair of band portions 63, 63. As shown in FIG. That is, each of the pair of band portions 63, 63 is provided on both sides of the arrangement of the plurality of fins 61 in the direction crossing the Z direction (for example, the X direction). A pair of band portions 63, 63 are connected to both ends of each fin 61 in the X direction, and support a plurality of fins 61 positioned between the pair of band portions 63, 63. FIG.

第３構成例及び第４構成例のフィン構造体６０Ｃ、６０Ｄは、流体５３が流れる流路５１の内部空間と隔壁５５との間を仕切る構造をもたない。従って、隔壁５５はＺ方向の略全域で、流体５３に露出する。従って、第１構成例及び第２構成例よりも、流体５３と流体５４との間の総括熱伝達係数を向上させることができる。 The fin structures 60C and 60D of the third configuration example and the fourth configuration example do not have a structure that separates the internal space of the flow path 51 through which the fluid 53 flows from the partition wall 55 . Therefore, the partition wall 55 is exposed to the fluid 53 over substantially the entire area in the Z direction. Therefore, the overall heat transfer coefficient between the fluids 53 and 54 can be improved more than in the first configuration example and the second configuration example.

（第５構成例）
図８は、フィン構造体６０の第５構成例としてのフィン構造体６０Ｅを示す図であり、図８（ａ）は第５構成例の斜視図、図８（ｂ）は図８（ａ）に示すＶＩＩＩＢ断面図である。上述の各構成例と同じく、フィン構造体６０Ｅも一対の帯部６３、６３を含む。ただし、一対の帯部６３、６３はフィン６１を直接支持しない。その代りに、支持部６６がフィン６１を支持する。 (Fifth configuration example)
8A and 8B are diagrams showing a fin structure 60E as a fifth configuration example of the fin structure 60. FIG. 8A is a perspective view of the fifth configuration example, and FIG. 8B is FIG. 8A. VIIIB is a cross-sectional view shown in FIG. The fin structure 60E also includes a pair of band portions 63, 63, as in each configuration example described above. However, the pair of band portions 63, 63 do not directly support the fin 61. Instead, supports 66 support fins 61 .

フィン構造体６０Ｅは上述の支持部６６を複数含む。支持部６６は、一対の帯部６３、６３の間に設けられ、一対の帯部６３、６３を連結する。また、支持部６６は、複数のフィン６１のうちの対応するフィン６１に接続する。フィン６１と支持部６６の接続部分は、開口部６２を形成する縁部６１ａを構成する。 The fin structure 60E includes multiple supports 66 described above. The support portion 66 is provided between the pair of belt portions 63 and 63 and connects the pair of belt portions 63 and 63 . Also, the support portion 66 connects to the corresponding fin 61 of the plurality of fins 61 . A connection portion between the fin 61 and the support portion 66 constitutes an edge portion 61 a forming the opening portion 62 .

図８（ｂ）に示すように、支持部６６は、例えば、Ｙ方向における流路５１の中央に位置する。複数のフィン６１は、支持部６６を基点として、Ｙ方向の一方側と他方側とに向けて交互に延伸している。 As shown in FIG. 8B, the support portion 66 is positioned, for example, in the center of the channel 51 in the Y direction. The plurality of fins 61 extend alternately toward one side and the other side in the Y direction from the support portion 66 as a base point.

（第６構成例）
図９は、フィン構造体６０の第６構成例としてのフィン構造体６０Ｆを示す図であり、図９（ａ）は第６構成例の斜視図、図９（ｂ）は図９（ａ）に示すＩＸＢ断面図である。フィン構造体６０Ｄのフィン６１はＺ方向に対して傾斜する。その他の構成は、フィン構造体６０Ｅの構成と同一である。 (Sixth configuration example)
9A and 9B are diagrams showing a fin structure 60F as a sixth configuration example of the fin structure 60. FIG. 9A is a perspective view of the sixth configuration example, and FIG. 9B is FIG. 9A. IXB sectional view shown in FIG. The fins 61 of the fin structure 60D are inclined with respect to the Z direction. Other configurations are the same as those of the fin structure 60E.

第３構成例及び第４構成例と同様に、第５構成例及び第６構成例のフィン構造体６０Ｅ、６０Ｆも、流体５３が流れる流路５１の内部空間と隔壁５５との間を仕切る構造をもたない。従って、隔壁５５はＺ方向の略全域で、流体５３に露出する。従って、第１構成例及び第２構成例よりも、流体５３と流体５４との間の総括熱伝達係数を向上させることができる。 Similar to the third and fourth configuration examples, the fin structures 60E and 60F of the fifth and sixth configuration examples also have a structure that partitions the internal space of the flow path 51 through which the fluid 53 flows and the partition wall 55. does not have Therefore, the partition wall 55 is exposed to the fluid 53 over substantially the entire area in the Z direction. Therefore, the overall heat transfer coefficient between the fluids 53 and 54 can be improved more than in the first configuration example and the second configuration example.

また、フィン構造体６０Ｅ、６０Ｆでは、フィン６１と支持部６６の接続部分がフィン６１の支点となる。従って、流路５１に対するフィン構造体６０Ｅ、６０Ｆの着脱の際に、フィン６１が流路５１の内周面（隔壁５５）と接触しても（換言すれば摩擦が大きくなっても）、フィン６１はこの支点に対して撓むことができる。つまり、フィン構造体の着脱が容易になる。 Further, in the fin structures 60E and 60F, the connecting portion between the fin 61 and the support portion 66 serves as the fulcrum of the fin 61. As shown in FIG. Therefore, when the fin structures 60E and 60F are attached to and detached from the channel 51, even if the fins 61 come into contact with the inner peripheral surface (partition wall 55) of the channel 51 (in other words, even if friction increases), the fins 61 can flex against this fulcrum. In other words, attachment and detachment of the fin structure is facilitated.

また、着脱の際にフィン６１が撓むので、フィン６１の高さｈ２を極力高く設定し、フィン構造体６０Ｅ、６０Ｆと流路５１の内周面（隔壁５５）との間の漏れを極力抑制することもできる。この場合、フィン６１は流路５１の内周面（隔壁５５）と接触してもよいので、フィン６１と流路５１の内周面（隔壁５５）との熱伝導を部分的に達成することも可能である。 In addition, since the fins 61 are bent during attachment and detachment, the height h2 of the fins 61 is set as high as possible to prevent leakage between the fin structures 60E and 60F and the inner peripheral surface of the flow path 51 (partition wall 55) as much as possible. can also be suppressed. In this case, since the fins 61 may come into contact with the inner peripheral surface (partition wall 55) of the channel 51, heat conduction between the fins 61 and the inner peripheral surface (partition wall 55) of the channel 51 can be partially achieved. is also possible.

第５構成例のフィン構造体６０Ｅ、及び第６構成例のフィン構造体６０Ｆは、その構造上、溶接等の接続工程を経ることなく、一枚の板部材に対する打ち抜き加工及び折り曲げ加工によって形成することが可能である。例えば、フィン６１及び帯部６３は、一枚の板部材において支持部６６となる部分に対する折り曲げによって形成される。このような一枚の板部材からの形成によって、部品点数と加工工程の削減を図ることができる。 The fin structure 60E of the fifth configuration example and the fin structure 60F of the sixth configuration example are structurally formed by stamping and bending a single plate member without undergoing a connection process such as welding. Is possible. For example, the fins 61 and the band portion 63 are formed by bending a portion of a single plate member that will serve as the support portion 66 . Formation from such a single plate member can reduce the number of parts and the number of processing steps.

図１０は、第５構成例及び第６構成例における屈曲部６８を示す斜視図であり、（ａ）は屈曲部６８の第１例を示す図、（ｂ）は屈曲部６８の第２例を示す図である。上述の通り、フィン構造体６０Ｅ及びフィン構造体６０Ｆは、一枚の板部材に対する打ち抜き加工及び折り曲げ加工によって形成することが可能である。この場合、帯部６３と支持部６６は、板部材の折り曲げによって形成される屈曲部６８を介して互いに接続する。 10A and 10B are perspective views showing the bending portion 68 in the fifth configuration example and the sixth configuration example, in which FIG. 10A shows a first example of the bending portion 68, and FIG. It is a figure which shows. As described above, the fin structure 60E and the fin structure 60F can be formed by punching and bending a single plate member. In this case, the belt portion 63 and the support portion 66 are connected to each other via a bent portion 68 formed by bending the plate member.

屈曲部６８は、図１０（ａ）に示すようにＺ方向の全域に亘って形成されてもよく、図１０（ｂ）に示すように、Ｚ方向において帯部６３と支持部６６との間のみに形成されてもよい。前者は、後者よりも加工が容易である。一方、後者は前者よりも、フィン６１の幅をＹ方向に亘って一定し、フィン６１と流路５１との間の漏れを低減させることが容易になる。なお、図１０（ｂ）中の二点鎖線は、図１０（ａ）に示すフィン６１と屈曲部６８の輪郭の一部を示している。 The bent portion 68 may be formed over the entire area in the Z direction as shown in FIG. 10(a), and as shown in FIG. may be formed only in The former is easier to process than the latter. On the other hand, the latter makes it easier than the former to keep the width of the fins 61 constant over the Y direction and reduce leakage between the fins 61 and the flow paths 51 . 10(b) indicates part of the outline of the fin 61 and the bent portion 68 shown in FIG. 10(a).

（第７構成例）
図１１及び図１２は、フィン構造体６０の第７構成例としてのフィン構造体６０Ｇを示す図である。フィン構造体６０Ｇのフィン６１は、Ｘ方向の一部の区間に高さｈ２を規定する縁部６１ａを有する。その他の区間は、流路５１の高さｈ１と同程度の高さを規定する縁部６１ｃが形成される。 (Seventh configuration example)
11 and 12 are diagrams showing a fin structure 60G as a seventh structural example of the fin structure 60. FIG. A fin 61 of the fin structure 60G has an edge portion 61a defining a height h2 in a partial section in the X direction. In other sections, edge portions 61c that define a height that is approximately the same as the height h1 of the flow path 51 are formed.

他の構成例と同じく、縁部６１ａは流路５１の内周面（隔壁５５）と間に開口部６２を形成する。図１１に示すように、フィン６１は、縁部６１ａの位置がＹ方向における流路５１の一方側と他方側とに交互に位置するように、Ｚ方向に沿って配列する。 The edge 61a forms an opening 62 between the inner peripheral surface (partition wall 55) of the channel 51 and the other configuration examples. As shown in FIG. 11, the fins 61 are arranged along the Z direction so that the edge portions 61a are alternately located on one side and the other side of the channel 51 in the Y direction.

図１１に示すように、フィン構造体６０Ｇは、一対の帯部６３、６３を含む。即ち、一対の帯部６３、６３のそれぞれは、Ｚ方向と交差する方向（例えばＸ方向）における複数のフィン６１の配列の両側に設けられる。一対の帯部６３、６３は、Ｘ方向における各フィン６１の両端部に接続し、一対の帯部６３、６３の間に位置する複数のフィン６１を支持する。 As shown in FIG. 11, the fin structure 60G includes a pair of strips 63,63. That is, each of the pair of band portions 63, 63 is provided on both sides of the arrangement of the plurality of fins 61 in the direction crossing the Z direction (for example, the X direction). A pair of band portions 63, 63 are connected to both ends of each fin 61 in the X direction, and support a plurality of fins 61 positioned between the pair of band portions 63, 63. FIG.

図１２に示すように、フィン構造体６０Ｇは、複数のフィン６１を連結する複数の連結部６７を含んでもよい。複数の連結部６７は、一対の帯部６３、６３のそれぞれに支持される。また、複数の連結部６７は、複数のフィン６１がＹ方向と交差する方向（例えばＸ方向）に蛇行するように複数のフィン６１を連結する。この場合、複数の連結部６７と複数のフィン６１は、一枚の板部材によって一体的に形成されてもよい。即ち、複数の連結部６７と複数のフィン６１は、単一の帯状の板材に対する打ち抜き加工及び折り曲げ加工によって一体的に形成されていてもよい。この一体形成によって、部品点数と加工工程の削減を図ることができる。 As shown in FIG. 12 , the fin structure 60G may include multiple connecting portions 67 that connect the multiple fins 61 . A plurality of connecting portions 67 are supported by each of the pair of band portions 63 , 63 . Moreover, the plurality of connecting portions 67 connect the plurality of fins 61 so that the plurality of fins 61 meander in a direction (for example, the X direction) intersecting the Y direction. In this case, the plurality of connecting portions 67 and the plurality of fins 61 may be integrally formed by a single plate member. That is, the plurality of connecting portions 67 and the plurality of fins 61 may be integrally formed by punching and bending a single belt-like plate material. This integral formation makes it possible to reduce the number of parts and the number of processing steps.

（適用例）
本実施形態に係るフィン構造体６０は、流体が蛇行する方向に熱を効率良く移動させることができる。例えば、並行した複数の流路５１の集合体と、並行した複数の流体５４の集合体とが積層した構成を想定した場合、熱は流体５３と流体５４との間で主にＹ方向に沿って移動する。従って、フィン構造体６０を用いることで、熱交換を向上させることができる。以下に述べる反応装置（触媒反応器）は、この点を考慮して設計されている。 (Application example)
The fin structure 60 according to this embodiment can efficiently move heat in the meandering direction of the fluid. For example, assuming a configuration in which an aggregate of a plurality of flow paths 51 arranged in parallel and an aggregate of a plurality of fluids 54 arranged in parallel are laminated, heat is mainly distributed along the Y direction between the fluids 53 and 54. to move. Therefore, the use of the fin structure 60 can improve heat exchange. The reactor (catalytic reactor) described below is designed with this point in mind.

以下、熱交換構造５０が適用された一例としての反応装置（触媒反応器）１について説明する。反応装置１は、熱交換構造５０としての熱交換部２を備える。後述の通り、第１伝熱体１０と第２伝熱体２０はＹ方向に積層され、第１流路（流路）１１と第２流路（流路）２１はＺ方向に延伸する。また、各流路の幅方向を上述のＸ方向とする。Ｘ方向は、第１流路１１（第２流路２１）が並行に複数設けられる場合の配列方向でもある。 A reaction apparatus (catalytic reactor) 1 as an example to which the heat exchange structure 50 is applied will be described below. The reactor 1 comprises a heat exchange section 2 as a heat exchange structure 50 . As will be described later, the first heat conductor 10 and the second heat conductor 20 are laminated in the Y direction, and the first flow path (flow path) 11 and the second flow path (flow path) 21 extend in the Z direction. Also, the width direction of each channel is defined as the X direction described above. The X direction is also the arrangement direction when a plurality of first flow paths 11 (second flow paths 21) are provided in parallel.

図１３は、本実施形態に係る熱交換構造５０を備える反応装置（触媒反応器）１を示す側面図である。図１４は、図１３におけるＸＩＶ－ＸＩＶ線断面図である。図１５は、図１３におけるＸＶ－ＸＶ線断面図である。図１６は、熱交換構造５０としての熱交換部２の一部を示す立体断面図である。 FIG. 13 is a side view showing a reactor (catalytic reactor) 1 having a heat exchange structure 50 according to this embodiment. 14 is a cross-sectional view taken along line XIV-XIV in FIG. 13. FIG. 15 is a cross-sectional view taken along the line XV-XV in FIG. 13. FIG. FIG. 16 is a three-dimensional cross-sectional view showing part of the heat exchange section 2 as the heat exchange structure 50. As shown in FIG.

反応装置１は、反応原料を含む反応流体Ｒを加熱又は冷却することで、反応流体Ｒの反応を進行（促進）させるものである。この加熱又は冷却のため、反応装置１は、熱媒流体Ｍと反応流体Ｒの間で熱交換を行う熱交換構造５０（図１参照）としての熱交換部２を備える。熱交換部２は、第１伝熱体１０と、第２伝熱体２０と、蓋板３０とを備える。第１伝熱体１０、第２伝熱体２０及び蓋板３０は、耐熱性を有する熱伝導性素材で形成された平板状部材であり、反応流体Ｒの流通時に発生する高い内圧に耐えられる十分な厚みを有する。 The reactor 1 advances (promotes) the reaction of the reaction fluid R by heating or cooling the reaction fluid R containing reaction raw materials. For this heating or cooling, the reactor 1 comprises a heat exchange section 2 as a heat exchange structure 50 (see FIG. 1) for heat exchange between the heat transfer fluid M and the reaction fluid R. The heat exchange section 2 includes a first heat transfer body 10 , a second heat transfer body 20 and a cover plate 30 . The first heat conductor 10, the second heat conductor 20, and the cover plate 30 are plate-like members made of a heat-resistant, heat-conductive material, and can withstand high internal pressure generated when the reaction fluid R flows. It has sufficient thickness.

第１伝熱体１０は、熱媒流体Ｍを流通させる流路（以下、第１流路と称する）１１を有する。一方、第２伝熱体２０は、反応流体Ｒを流通させる流路（以下、第２流路と称する）２１を有する。第１伝熱体１０と第２伝熱体２０はＹ方向（積層方向）に交互に積層され、その最上部に蓋板３０が設置される。 The first heat transfer body 10 has a channel (hereinafter referred to as a first channel) 11 through which the heat transfer fluid M flows. On the other hand, the second heat transfer body 20 has a channel (hereinafter referred to as a second channel) 21 through which the reaction fluid R flows. The first heat conductors 10 and the second heat conductors 20 are alternately stacked in the Y direction (stacking direction), and the cover plate 30 is installed on the top.

上述の積層により、第１流路１１と第２流路２１は、第１隔壁１３又は第２隔壁２３を介して互いに隣り合う（図１６参照）。換言すれば、第１流路１１と第２流路２１は、第１伝熱体１０と第２伝熱体２０の積層方向に非接触な状態で積層される。上述の通り、第１伝熱体１０と第２伝熱体２０は熱伝導性素材で形成されている。従って、第１流路１１と第２流路２１は、互いに熱的に結合している。 Due to the lamination described above, the first flow path 11 and the second flow path 21 are adjacent to each other via the first partition wall 13 or the second partition wall 23 (see FIG. 16). In other words, the first flow path 11 and the second flow path 21 are stacked in a non-contact state in the stacking direction of the first heat transfer body 10 and the second heat transfer body 20 . As described above, the first heat conductor 10 and the second heat conductor 20 are made of a thermally conductive material. Therefore, the first channel 11 and the second channel 21 are thermally coupled to each other.

熱交換部２は、反応流体Ｒと熱媒流体Ｍが互いに反対方向に流れる対向流型の構造を有する。第１流路１１及び第２流路２１のうちの少なくとも一方の流路には、フィン構造体６０（図１～図１２参照）が着脱可能に設置される。なお、反応流体Ｒが流れる第２流路２１には、触媒が担持されたフィン構造体６０が着脱可能に設置されてもよい。 The heat exchange section 2 has a counterflow structure in which the reaction fluid R and the heat transfer fluid M flow in opposite directions. A fin structure 60 (see FIGS. 1 to 12) is detachably installed in at least one of the first flow path 11 and the second flow path 21 . A fin structure 60 supporting a catalyst may be detachably installed in the second channel 21 through which the reaction fluid R flows.

熱交換部２は、第１伝熱体１０と第２伝熱体２０の少なくとも一組で構成される。また、熱交換の性能を向上させるために、各伝熱体の数を増やしてもよい。各伝熱体に形成される流路の数は、熱交換部２の設計条件や伝熱効率などを考慮して設定される。さらに、熱交換部２からの放熱による熱損失を抑えるため、ハウジング又は断熱材が熱交換部２の周囲を覆ってもよい。 The heat exchange section 2 is composed of at least one pair of a first heat transfer body 10 and a second heat transfer body 20 . In addition, the number of each heat transfer element may be increased in order to improve the performance of heat exchange. The number of flow paths formed in each heat transfer body is set in consideration of the design conditions of the heat exchange section 2, heat transfer efficiency, and the like. Furthermore, in order to suppress heat loss due to heat radiation from the heat exchange section 2, a housing or heat insulating material may surround the heat exchange section 2. FIG.

積層体である熱交換部２の両端は、固定部材３２、３３によって保持される。 Both ends of the heat exchange section 2 which is a laminate are held by fixing members 32 and 33 .

固定部材３２には、熱媒導入部３４が取り付けられている。熱媒導入部３４は、凹状に湾曲した蓋体であり、熱交換部２との間に空間Ｓ１を形成する。空間Ｓ１には複数の第１流路１１の第１導入口１２が開口している（図１４参照）。換言すれば、第１導入口１２は、熱媒導入部３４に面した熱交換部２の側面（端面）２ａに開口している。熱媒導入部３４は、熱媒流体Ｍを導入する第１導入管３６を有する。熱媒流体Ｍは、第１導入管３６を介して各第１流路１１に流入する。 A heat medium introduction portion 34 is attached to the fixing member 32 . The heat medium introduction part 34 is a lid curved in a concave shape, and forms a space S<b>1 between itself and the heat exchange part 2 . The first inlets 12 of the plurality of first flow paths 11 are open to the space S1 (see FIG. 14). In other words, the first introduction port 12 opens in the side surface (end surface) 2 a of the heat exchange section 2 facing the heat medium introduction section 34 . The heat medium introduction part 34 has a first introduction pipe 36 for introducing the heat medium fluid M. As shown in FIG. The heat transfer fluid M flows into each first channel 11 via the first introduction pipe 36 .

熱媒導入部３４は、固定部材３２に着脱可能又は開閉可能に設置される。この着脱等により、例えば、作業者が第１流路１１に対するフィン構造体６０の挿入や抜き出しを行うことができる。 The heat medium introduction part 34 is installed on the fixing member 32 so as to be attachable/detachable or openable/closable. By this attachment/detachment, for example, an operator can insert or withdraw the fin structure 60 with respect to the first channel 11 .

熱媒排出部４１は、１つの開放面を有する箱状部材である。熱媒排出部４１は、当該開放面が第１伝熱体１０の第１排出口１８に合うように、熱交換部２に設置される。また、熱媒排出部４１は第１排出管４２を有する。第１排出管４２は、熱交換部２を流通した熱媒流体Ｍを排出する。 The heat medium discharge part 41 is a box-shaped member having one open surface. The heat medium discharge part 41 is installed in the heat exchange part 2 so that the open surface of the heat medium discharge part 41 is aligned with the first discharge port 18 of the first heat transfer body 10 . Moreover, the heat medium discharge part 41 has a first discharge pipe 42 . The first discharge pipe 42 discharges the heat medium fluid M that has flowed through the heat exchange section 2 .

固定部材３３には、反応流体導入部３５が取り付けられている。反応流体導入部３５は、熱媒導入部３４と同様に、凹状に湾曲した蓋体であり、熱交換部２との間に空間Ｓ２を形成する。空間Ｓ２には、複数の第２流路２１の第２導入口２２が開口している（図１５参照）。換言すれば、第２導入口２２は、反応流体導入部３５に面した熱交換部２の側面（端面）２ｂに開口している。反応流体導入部３５は、反応流体Ｒを導入するための第２導入管３７を有する。反応流体Ｒは、第２導入管３７を介して各第２流路２１に流入する。 A reactive fluid introduction portion 35 is attached to the fixed member 33 . The reaction fluid introduction part 35 is a concavely curved lid body, similarly to the heat medium introduction part 34 , and forms a space S<b>2 between itself and the heat exchange part 2 . The second inlets 22 of the plurality of second flow paths 21 are open to the space S2 (see FIG. 15). In other words, the second inlet 22 opens in the side surface (end surface) 2 b of the heat exchange section 2 facing the reaction fluid introduction section 35 . The reaction fluid introduction part 35 has a second introduction pipe 37 for introducing the reaction fluid R. As shown in FIG. The reaction fluid R flows into each second channel 21 via the second introduction pipe 37 .

反応流体導入部３５は、固定部材３３に着脱可能又は開閉可能に設置される。この着脱等により、例えば、作業者が第２流路２１に対するフィン構造体６０の挿入や抜き出しを行うことができる。 The reaction fluid introduction part 35 is installed on the fixing member 33 so as to be attachable/detachable or openable/closable. By this attachment/detachment, for example, an operator can insert or withdraw the fin structure 60 with respect to the second channel 21 .

生成物排出部４３は、熱媒排出部４１と同様に、１つの開放面を有する箱状部材である。生成物排出部４３は、当該開放面が第２伝熱体２０の第２排出口２８に合うように、熱交換部２に設置される。また、生成物排出部４３は第２排出管４４を有する。第２排出管４４は、反応流体Ｒ由来の生成物を含む反応ガスＧを排出する。 The product discharge part 43 is a box-shaped member having one open surface, like the heat medium discharge part 41 . The product discharge part 43 is installed in the heat exchanging part 2 so that the open surface of the product discharge part 43 is aligned with the second discharge port 28 of the second heat transfer body 20 . The product discharge section 43 also has a second discharge pipe 44 . The second discharge pipe 44 discharges the reaction gas G containing the reaction fluid R-derived products.

図１４に示すように、第１伝熱体１０は、複数の第１流路１１を有する。複数の第１流路１１は、Ｚ方向に延伸すると共に、Ｘ方向（幅方向）に配列している。第１流路１１は、熱媒流体Ｍの熱を第１伝熱体１０に供給する。 As shown in FIG. 14 , the first heat conductor 10 has multiple first flow paths 11 . The plurality of first flow paths 11 extend in the Z direction and are arranged in the X direction (width direction). The first flow path 11 supplies the heat of the heat transfer fluid M to the first heat transfer body 10 .

第１流路１１は、第１伝熱体１０の一方の面（本実施形態では上面）に形成された溝である。この溝は、幅ｗ３及び高さｈ３の矩形の断面（図１６参照）を有し、奥行きｄ３の長さ（図１５参照）で一方向に延伸する。幅ｗ３はフィン構造体６０の幅ｗ１以上の値を有する。同様に、高さｈ３もフィン構造体６０の高さｈ１以上の値を有する。奥行きｄ３はフィン構造体６０の奥行きｄ１よりも大きい。 The first flow path 11 is a groove formed in one surface (the upper surface in this embodiment) of the first heat transfer body 10 . The groove has a rectangular cross-section (see FIG. 16) of width w3 and height h3 and extends in one direction with a length of depth d3 (see FIG. 15). Width w3 has a value greater than or equal to width w1 of fin structure 60 . Similarly, height h3 also has a value equal to or greater than height h1 of fin structure 60 . Depth d3 is greater than depth d1 of fin structure 60 .

第１流路１１は、固定部材３２側に位置する第１導入口１２から、固定部材３３に向けて直線状に延伸している。図１４に示すように、複数の第１流路１１は並列に配列する。なお、第１流路１１及び第１流路１１の幅、高さ及び長さは異なっていてもよい。 The first flow path 11 extends linearly from the first inlet 12 located on the fixing member 32 side toward the fixing member 33 . As shown in FIG. 14, the plurality of first flow paths 11 are arranged in parallel. In addition, the width, height, and length of the first flow path 11 and the first flow path 11 may be different.

第１伝熱体１０は、第１隔壁１３と、２つの第１側壁１４と、複数の第１中間壁１５と、第１端壁１６とを含む。第１側壁１４、複数の第１中間壁１５および第１端壁１６は、第１隔壁１３の一方の面に設けられる。即ち、これらは、第１隔壁１３に対して第１側壁１４等が設けられる面と同様の面に設けられる。第１隔壁１３は、矩形の壁部であり、第１伝熱体１０の全体的な形状を規定する。第１側壁１４は、第１流路１１の延伸方向の両側に設けられる壁部である。複数の第１中間壁１５は、２つの第１側壁１４の間に位置し、各第１側壁１４と並列に設けられる壁部である。 The first heat transfer body 10 includes a first partition wall 13 , two first side walls 14 , a plurality of first intermediate walls 15 and first end walls 16 . A first side wall 14 , a plurality of first intermediate walls 15 and a first end wall 16 are provided on one surface of the first partition wall 13 . That is, these are provided on the same surface as the surface on which the first side wall 14 and the like are provided with respect to the first partition 13 . The first partition 13 is a rectangular wall and defines the overall shape of the first heat transfer body 10 . The first side walls 14 are walls provided on both sides in the extending direction of the first flow path 11 . The plurality of first intermediate walls 15 are walls located between two first side walls 14 and provided in parallel with each first side wall 14 .

第１端壁１６は、第１流路１１を挟んで第１導入口１２と反対側に設けられ、第１流路１１の配列方向に延伸する壁部である。第１端壁１６は、空間Ｓ２への熱媒流体Ｍの流入を阻止する。 The first end wall 16 is a wall portion provided on the side opposite to the first inlet 12 across the first flow path 11 and extending in the arrangement direction of the first flow paths 11 . The first end wall 16 prevents the heat transfer fluid M from flowing into the space S2.

第１伝熱体１０は、第１端壁１６に沿って延伸する第１連絡流路１７を有する。第１連絡流路１７は、全ての第１流路１１に連通するとともに、第１排出口１８に連通する。 The first heat conductor 10 has a first communication channel 17 extending along the first end wall 16 . The first communication channel 17 communicates with all the first channels 11 and communicates with the first discharge port 18 .

図１５に示すように、第２伝熱体２０は、反応領域を含む複数の第２流路２１を有する。第２流路２１は、その中間部分を主な反応領域とする。複数の第２流路２１は、Ｚ方向に延伸すると共に、Ｘ方向（幅方向）に配列している。第２流路２１は、第１伝熱体１０内の第１流路１１を流通する熱媒流体Ｍの熱を受容して反応流体Ｒを反応させ、反応流体Ｒ由来の生成物を含む反応ガスＧを生成する。 As shown in FIG. 15, the second heat transfer body 20 has a plurality of second flow paths 21 including reaction regions. The second channel 21 has a middle portion as a main reaction area. The plurality of second flow paths 21 extend in the Z direction and are arranged in the X direction (width direction). The second flow path 21 receives the heat of the heat transfer fluid M flowing through the first flow path 11 in the first heat transfer body 10 to cause the reaction fluid R to react with the reaction fluid R-derived product. A gas G is produced.

第２流路２１は、第２伝熱体２０の一方の面（本実施形態では上面）に形成された溝である。この溝は、幅ｗ３及び高さｈ３の矩形の断面（図１６参照）を有し、奥行きｄ３の長さ（図１５参照）で一方向に延伸する。第２流路２１は、固定部材３３側に位置する第２導入口２２から、固定部材３２に向けて直線状に延伸している。図１５に示すように、複数の第２流路２１は並列に配列する。 The second flow path 21 is a groove formed on one surface (the upper surface in this embodiment) of the second heat transfer body 20 . The groove has a rectangular cross-section (see FIG. 16) of width w3 and height h3 and extends in one direction with a length of depth d3 (see FIG. 15). The second flow path 21 extends linearly from the second inlet 22 located on the fixing member 33 side toward the fixing member 32 . As shown in FIG. 15, the plurality of second flow paths 21 are arranged in parallel.

第２伝熱体２０は、第２隔壁２３と、２つの第２側壁２４と、複数の第２中間壁２５と、第２端壁２６とを含む。第２側壁２４、第２中間壁２５および第２端壁２６は、第２隔壁２３の一方の面に設けられる。第２隔壁２３は矩形の壁部であり、第２伝熱体２０の全体的な形状を規定する。第２側壁２４は、第２流路２１の延伸方向の両側に設けられる壁部である。複数の第２中間壁２５は、２つの第２側壁２４の間に位置し、各第２側壁２４と並列に設けられる壁部である。 The second heat transfer body 20 includes a second partition wall 23 , two second side walls 24 , a plurality of second intermediate walls 25 and second end walls 26 . A second side wall 24 , a second intermediate wall 25 and a second end wall 26 are provided on one surface of the second partition wall 23 . The second partition wall 23 is a rectangular wall and defines the overall shape of the second heat transfer body 20 . The second side walls 24 are walls provided on both sides in the extending direction of the second flow path 21 . The plurality of second intermediate walls 25 are walls located between two second side walls 24 and provided in parallel with each second side wall 24 .

第２端壁２６は、第２流路２１を挟んで第２導入口２２と反対側に設けられ、第２流路２１の配列方向に延伸する壁部である。第２端壁２６は、空間Ｓ１への反応ガスＧの流入を阻止する。 The second end wall 26 is a wall portion provided on the opposite side of the second inlet 22 across the second flow path 21 and extending in the arrangement direction of the second flow paths 21 . The second end wall 26 prevents the reaction gas G from flowing into the space S1.

第２伝熱体２０は、第２端壁２６に沿って延伸する第２連絡流路２７を有する。第２連絡流路２７は、全ての第２流路２１に連通するとともに、第２排出口２８に連通する。第１流路１１と同じく、第２連絡流路２７も流体の流路であり、両者に実質的な差異は無い。 The second heat transfer element 20 has a second communication channel 27 extending along the second end wall 26 . The second communication channel 27 communicates with all the second channels 21 and communicates with the second outlet 28 . Like the first channel 11, the second communication channel 27 is also a fluid channel, and there is no substantial difference between the two.

熱交換部２は、液－液型熱交換器、気－気型熱交換器及び気－液型熱交換器のいずれとしても使用可能である。反応流体Ｒ及び熱媒流体Ｍは、気体及び液体のいずれであってもよい。また、本実施形態の反応装置１は、吸熱反応や発熱反応など様々な熱的反応による化学合成を可能とする。そのような熱的反応による合成として、例えば、式（３）で示すメタンの水蒸気改質反応、式（４）で示すメタンのドライリフォーミング反応のような吸熱反応、式（５）で示すシフト反応、式（６）で示すメタネーション反応、式（７）で示すフィッシャー－トロプシュ（Fischer Tropsch）合成反応等の発熱反応による合成がある。なお、これらの反応における反応流体Ｒは気体である。 The heat exchange section 2 can be used as a liquid-liquid heat exchanger, a gas-gas heat exchanger, or a gas-liquid heat exchanger. The reaction fluid R and heat transfer fluid M may be either gas or liquid. In addition, the reaction apparatus 1 of the present embodiment enables chemical synthesis by various thermal reactions such as endothermic reactions and exothermic reactions. Synthesis by such a thermal reaction includes, for example, a steam reforming reaction of methane represented by formula (3), an endothermic reaction such as a dry reforming reaction of methane represented by formula (4), and a shift represented by formula (5). reaction, methanation reaction represented by formula (6), and synthesis by exothermic reaction such as Fischer-Tropsch synthesis reaction represented by formula (7). Note that the reaction fluid R in these reactions is gas.

ＣＨ_４＋Ｈ_２Ｏ → ３Ｈ_２＋ＣＯ・・・（３）
ＣＨ_４＋ＣＯ_２ → ２Ｈ_２＋２ＣＯ・・・（４）
ＣＯ＋Ｈ_２Ｏ → ＣＯ_２＋Ｈ_２・・・（５）
ＣＯ＋３Ｈ_２ → ＣＨ_４＋Ｈ_２Ｏ・・・（６）
（２ｎ＋１）Ｈ_２＋ｎＣＯ → Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋２＋ｎＨ_２Ｏ・・・（７） CH ₄ + H ₂ O → 3H ₂ + CO (3)
_CH4 + _CO2- > _2H2 +2CO (4)
CO + H ₂ O → CO ₂ + H ₂ (5)
CO+ _3H2- > _CH4 + _H2O (6)
(2n+1) H ₂ + nCO → C _n H _2n+2 + nH ₂ O (7)

熱媒流体Ｍは、反応装置１の構成素材を腐食させない物質が望ましい。熱媒流体Ｍとして加熱ガスを用いる場合は、燃焼ガス、加熱空気等の気体状物質が使用できる。熱媒流体Ｍは、例えば、水、油等の液状物質でもよい。 The heat transfer fluid M is desirably a substance that does not corrode the constituent materials of the reactor 1 . When a heated gas is used as the heat transfer fluid M, gaseous substances such as combustion gas and heated air can be used. The heat transfer fluid M may be, for example, a liquid substance such as water or oil.

なお、本開示は上述の実施形態に限定されず、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含む。 It should be noted that the present disclosure is not limited to the above-described embodiments, but is indicated by the description of the scope of claims, and further includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the description of the scope of claims.

１…反応装置（触媒反応器）、２…熱交換部、１０…第１伝熱体、１１…第１流路（流路）、１２…第１導入口、１３…第１隔壁、１４…第１側壁、１５…第１中間壁、１６…第１端壁、１７…第１連絡流路、１８…第１排出口、２０…第２伝熱体、２１…第２流路（流路）、２２…第２導入口、２３…第２隔壁、２４…第２側壁、２５…第２中間壁、２６…第２端壁、２７…第２連絡流路、２８…第２排出口、３０…蓋板、３２…固定部材、３３…固定部材、３４…熱媒導入部、３５…反応流体導入部、３６…第１導入管、３７…第２導入管、４１…熱媒排出部、４２…第１排出管、４３…生成物排出部、４４…第２排出管、５０…熱交換構造、５１、５２…流路、５３、５４…流体、５４…流体、５５…隔壁、６０、６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ、６０Ｄ、６０Ｅ、６０Ｆ、６０Ｇ…フィン構造体、６１…フィン（偏向板、仕切板）、６２…開口部、６３…帯部、６４…角管、６６…支持部、６７…連結部、６８…屈曲部、Ｍ…熱媒流体、Ｇ…反応ガス、Ｒ…反応流体、ＴＢ…温度境界層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Reaction apparatus (catalytic reactor), 2... Heat exchange part, 10... 1st heat transfer body, 11... 1st flow path (flow path), 12... 1st inlet, 13... 1st partition, 14... First side wall 15 First intermediate wall 16 First end wall 17 First communication channel 18 First discharge port 20 Second heat transfer body 21 Second channel (channel ), 22... Second inlet, 23... Second partition, 24... Second side wall, 25... Second intermediate wall, 26... Second end wall, 27... Second communication channel, 28... Second outlet, 30... Lid plate, 32... Fixed member, 33... Fixed member, 34... Heat medium introduction part, 35... Reaction fluid introduction part, 36... First introduction pipe, 37... Second introduction pipe, 41... Heat medium discharge part, 42... First discharge pipe, 43... Product discharge part, 44... Second discharge pipe, 50... Heat exchange structure, 51, 52... Flow path, 53, 54... Fluid, 54... Fluid, 55... Partition wall, 60, 60A, 60B, 60C, 60D, 60E, 60F, 60G... Fin structure, 61... Fin (deflecting plate, partition plate), 62... Opening, 63... Band, 64... Square tube, 66... Supporting part, 67 ... connection part, 68... bending part, M... heat transfer fluid, G... reaction gas, R... reaction fluid, TB... temperature boundary layer

Claims

積層方向に積層され、隔壁を介して互いに熱的に結合する２つの流路と、
前記２つの流路のうちの少なくとも一方の流路に着脱可能に設置されるフィン構造体と
を備え、
前記フィン構造体は、当該フィン構造体が設置される前記少なくとも一方の流路の長手方向に配列すると共に、前記積層方向における前記少なくとも一方の流路の一方側と他方側とに前記少なくとも一方の流路に沿って交互に配列する開口部を形成する複数のフィンを含み、
前記フィン構造体が形成する流体の経路と前記隔壁の間に熱伝達に干渉する構造を持たない
熱交換構造。 two flow paths stacked in the stacking direction and thermally coupled to each other via partition walls ;
a fin structure detachably installed in at least one of the two flow paths,
The fin structures are arranged in the longitudinal direction of the at least one flow path in which the fin structure is installed, and the at least one flow path is arranged on one side and the other side of the at least one flow path in the stacking direction. including a plurality of fins forming alternating openings along the flow path;
There is no structure that interferes with heat transfer between the fluid path formed by the fin structure and the partition wall.
heat exchange structure.

前記複数のフィンは、前記フィン構造体が設置される前記少なくとも一方の流路の長手方向に対して直交している、
請求項１に記載の熱交換構造。 The plurality of fins are perpendicular to the longitudinal direction of the at least one channel in which the fin structure is installed,
A heat exchange structure according to claim 1 .

前記複数のフィンは、前記フィン構造体が設置される前記少なくとも一方の流路の長手方向に対して傾斜している、
請求項１に記載の熱交換構造。 the plurality of fins are inclined with respect to the longitudinal direction of the at least one flow path in which the fin structure is installed;
A heat exchange structure according to claim 1 .

前記複数のフィンのうちの一部は、他のフィンと異なるピッチで配列している、
請求項１～３のうちの何れか一項に記載の熱交換構造。 Some of the plurality of fins are arranged at a pitch different from other fins,
A heat exchange structure according to any one of claims 1 to 3.

前記フィン構造体は、前記積層方向と交差する方向における前記複数のフィンの配列の両側に設けられ、前記複数のフィンを支持する一対の帯部を含む、
請求項１～４のうちの何れか一項に記載の熱交換構造。 The fin structure includes a pair of band portions provided on both sides of the arrangement of the plurality of fins in a direction intersecting the stacking direction and supporting the plurality of fins,
A heat exchange structure according to any one of claims 1 to 4.

前記フィン構造体は、
前記積層方向と交差する方向における前記複数のフィンの配列の両側に設けられる一対の帯部と、
前記一対の帯部の間に設けられ、前記一対の帯部を連結すると共に前記複数のフィンのうちの対応するフィンに接続する複数の支持部と
を含む、
請求項１～４のうちの何れか一項に記載の熱交換構造。 The fin structure is
a pair of band portions provided on both sides of the arrangement of the plurality of fins in a direction intersecting the stacking direction;
a plurality of support portions provided between the pair of band portions, connecting the pair of band portions and connecting to corresponding fins of the plurality of fins,
A heat exchange structure according to any one of claims 1 to 4.

前記フィン構造体は一枚の板部材によって一体的に形成されている、
請求項６に記載の熱交換構造。 The fin structure is integrally formed by a single plate member,
A heat exchange structure according to claim 6.

前記フィン構造体は、前記一対の帯部のそれぞれに支持され、前記複数のフィンが前記積層方向と交差する方向に蛇行するように前記複数のフィンを連結する複数の連結部を含み、
前記複数のフィンと前記複数の連結部は一枚の板部材によって一体的に形成されている、
請求項５に記載の熱交換構造。 The fin structure includes a plurality of connecting portions supported by each of the pair of band portions and connecting the plurality of fins so that the plurality of fins meander in a direction intersecting the stacking direction,
The plurality of fins and the plurality of connecting portions are integrally formed by a single plate member,
A heat exchange structure according to claim 5.

前記フィン構造体には触媒が担持されている
請求項１～８のうちの何れか一項に記載の熱交換構造。 The heat exchange structure according to any one of claims 1 to 8, wherein the fin structure supports a catalyst.