JPH1062088A - Matrix type heat exchanger, combination thereof and manufacture of matrix type heat exchanger - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a matrix type heat exchanger which has a large heat transfer area, although small in size, and facilitates heat transfer substantially without missing a point of thermal equilibrium between the steam side and the liquid film side and further which distributes steam and a liquid equally and can construct a large-scale heat exchanger easily, and a manufacture thereof. SOLUTION: Liquid collecting grooves 6 are provided on the upper side of a matrix structure 1 constructed of a thin plate 3 and thin plates 5 and in a part wherein they traverse some passage opening part 2a out of passage opening parts 2a and 2b of a plurality of passages piercing the structure in the vertical direction. On the occasion when a fluid of a two-phase flow of vapor and liquid is received, the liquid is brought into the liquid collecting grooves 6 by surface tension on the upper side of the matrix structure 1. The fluid in the liquid collecting grooves 6 flows into the passages in the matrix structure 1 which open in channels of the liquid collecting grooves 6. Therefore, uniform distribution of the vapor and the liquid to the passages in a plurality is enabled.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、多成分蒸気の凝縮
や吸収凝縮、あるいは多成分流体の蒸発を行わせるのに
適したマトリクス型熱交換器、その組合体およびマトリ
クス型熱交換器の製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a matrix type heat exchanger suitable for performing condensation and absorption condensation of a multi-component vapor or evaporating a multi-component fluid, a combination thereof, and production of a matrix type heat exchanger. About the method.

【０００２】[0002]

【従来の技術】気液混合流体等の多成分流体を作動流体
とするシステムとしては、従来から、吸収式冷凍機、吸
収式ヒートポンプ、圧縮式ヒートポンプ等が知られてい
る。これらのシステムに適用される作動流体はそれぞ
れ、臭化リチウム水溶液、アンモニア水溶液、フロン系
混合物等である。2. Description of the Related Art As a system using a multi-component fluid such as a gas-liquid mixed fluid as a working fluid, an absorption refrigerator, an absorption heat pump, a compression heat pump and the like are conventionally known. The working fluid applied to these systems is a lithium bromide aqueous solution, an ammonia aqueous solution, a chlorofluorocarbon-based mixture, or the like.

【０００３】また、多成分流体の新たな用途として、発
電プラントの作動流体に適用するという動きもあり、多
成分流体の蒸留および吸収過程をその中に含む高効率な
サイクルが考えられている。As a new use of the multi-component fluid, there is a movement to apply it to a working fluid of a power plant, and a high-efficiency cycle including a process of distillation and absorption of the multi-component fluid has been considered.

【０００４】これらのシステムにおいては、多成分流体
を蒸発ないし凝縮させる過程を通じて熱の授受を行う必
要があり、作動流体同士で一方は凝縮、他方は蒸発とい
った双方とも相変化を伴う熱交換過程が含まれることが
ある。なお、従来は、このような熱交換のために、伝熱
管を水平あるいは鉛直に多数配置した多管式熱交換器が
用いられてきた。In these systems, it is necessary to transfer heat through a process of evaporating or condensing a multi-component fluid, and a heat exchange process involving a phase change in both working fluids, such as condensation and evaporation, is required. May be included. Heretofore, for such heat exchange, a multi-tube heat exchanger in which a number of heat transfer tubes are arranged horizontally or vertically has been used.

【０００５】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな多管式熱交換器においては、一定の体積の中に収容
できる伝熱面積が比較的小さく、そのため小型化するこ
とが困難であるという問題がある。However, in such a multi-tube heat exchanger, the heat transfer area that can be accommodated in a fixed volume is relatively small, and it is difficult to reduce the size. There is.

【０００６】このような問題点を解消するために、伝熱
管に種々の加工を施し、伝熱性能を向上させて多管式熱
交換器の小型化を図る研究および開発が継続されてきて
いるが、このような方法で向上できるのは主として凝縮
液膜ないし吸収液膜側の伝熱性能であって、蒸気側の伝
熱性能を向上させることはできない。そして、このよう
に伝熱性能の向上度合いに不均衡があると、蒸気側の熱
負荷（熱流速）が増大して蒸気側の物質移動抵抗が大き
くなるので、図１０に示すように、気液界面（凝縮液膜
表面）の温度が低下する方向へ圧力、温度および濃度の
平衡点がずれてしまい、結局、実質的な伝熱量の増大は
ほとんど得られないという結果を招くことになる。In order to solve such problems, various researches and developments have been continued to perform various processes on the heat transfer tubes to improve the heat transfer performance and reduce the size of the multi-tube heat exchanger. However, such a method can mainly improve the heat transfer performance on the condensed liquid film or the absorbing liquid film side, and cannot improve the heat transfer performance on the vapor side. If the degree of improvement in the heat transfer performance is imbalanced in this way, the heat load (heat flow velocity) on the steam side increases and the mass transfer resistance on the steam side increases, and as shown in FIG. The equilibrium point of the pressure, the temperature and the concentration is shifted in the direction in which the temperature of the liquid interface (the surface of the condensed liquid film) decreases, and as a result, a substantial increase in the amount of heat transfer is hardly obtained.

【０００７】このような結果を回避するためには、蒸気
側の伝熱面積を増大させて熱流速を軽減させてやること
が必要である。例えば多管式熱交換器においては、伝熱
面にフィンや突起等を付加して実質の伝熱面積を増大さ
せる方法が考えられる。In order to avoid such a result, it is necessary to increase the heat transfer area on the steam side to reduce the heat flow rate. For example, in a multi-tube heat exchanger, a method of increasing a substantial heat transfer area by adding fins, protrusions, or the like to a heat transfer surface is conceivable.

【０００８】しかし、多成分蒸気を一定の濃度線上で凝
縮させる場合には、必ず凝縮液膜が伝熱面を覆った状態
で新たな蒸気が凝縮してくることが必要であるが、フィ
ンや突起等では凝縮液膜ないし吸収液膜をこれらに均等
に分配することが困難である。このため、このような方
法は現在のところ実用化されるには至っていない。However, when multicomponent vapor is condensed on a certain concentration line, it is necessary to condense new vapor with the condensed liquid film covering the heat transfer surface. It is difficult to evenly distribute the condensed liquid film or the absorbed liquid film to the projections and the like. For this reason, such a method has not yet been put to practical use.

【０００９】一方、伝熱管を用いない熱交換器として
は、プレート式やプレートフィン式、マトリクス型等の
熱交換器がある。これらの熱交換器では、単位体積当り
の伝熱面積を増大させやすいという利点がある一方で、
構造的に大規模な熱交換器を製造するのが困難である。On the other hand, examples of heat exchangers that do not use heat transfer tubes include plate-type, plate-fin-type, and matrix-type heat exchangers. While these heat exchangers have the advantage of easily increasing the heat transfer area per unit volume,
It is difficult to manufacture a large-scale heat exchanger structurally.

【００１０】また、マトリクス型熱交換器はマトリクス
構造体を有し、このマトリクス構造体内に形成されてい
る多数の流路は互いに独立して出口まで交わることがな
いため、その入口の段階で蒸気と液体とをできるだけ均
等にこれら流路に分配しておかなければならず、このよ
うな分配は一般に非常に困難である。Further, the matrix type heat exchanger has a matrix structure, and a large number of flow paths formed in the matrix structure do not intersect with each other independently of an outlet. And the liquid must be distributed as evenly as possible into these channels, and such distribution is generally very difficult.

【００１１】また、このようなマトリクス構造体からな
るマトリクス型熱交換器が複数連続して配置されている
場合には、上流側から下流側までの全てのマトリクス型
熱交換器において、蒸気と液体とを均一に分配すること
は非常に困難である。このため、マトリクス型熱交換器
をモジュール単位や、複数のモジュールを有するモジュ
ール群単位等の適当な単位で分割してより大規模なマト
リクス型熱交換器、さらにはこれらを組み合わせたマト
リクス型熱交換器組合体を構成するという自由度が小さ
いという問題がある。When a plurality of matrix heat exchangers each having such a matrix structure are continuously arranged, steam and liquid are disposed in all the matrix heat exchangers from the upstream side to the downstream side. And it is very difficult to distribute them uniformly. For this reason, the matrix type heat exchanger is divided into appropriate units, such as a module unit or a module group unit having a plurality of modules, to divide the matrix type heat exchanger into a larger-scale matrix type heat exchanger. There is a problem that the degree of freedom in forming a container combination is small.

【００１２】本発明はこのような点を考慮してなされた
ものであり、小型でありながら大きな伝熱面積を有し、
また蒸気側と液膜側との熱平衡ポイントを外すことなく
実質的な熱伝達促進を図り、さらに蒸気と液体とを均等
に分配して容易に大規模な熱交換器を構成することがで
きるマトリクス型熱交換器、その組合体およびマトリク
ス型熱交換器の製造方法を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above points, and has a large heat transfer area while being small.
A matrix that facilitates substantial heat transfer without deviating from the thermal equilibrium point between the vapor side and the liquid film side, and can easily configure a large-scale heat exchanger by evenly distributing vapor and liquid. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a heat exchanger, a combination thereof, and a matrix heat exchanger.

【００１３】[0013]

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ため、本発明は、気液混合系統を含む少なくとも２系統
の貫通流路が内部に形成されたマトリクス構造体からな
るマトリクス型熱交換器において、マトリクス構造体表
面であって気液混合系統の貫通流路の開口部を横切る部
分に、液体捕集用の液体捕集溝を設けたことを特徴とす
るマトリクス型熱交換器を提供する。In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a matrix type heat exchanger comprising a matrix structure having at least two systems including a gas-liquid mixing system formed therein. Wherein a liquid collecting groove for collecting liquid is provided on a portion of the surface of the matrix structure which crosses the opening of the through flow passage of the gas-liquid mixing system. .

【００１４】また、本発明は、気液混合系統を含む少な
くとも２系統の貫通流路が内部に形成されたマトリクス
構造体を複数配置してなるマトリクス型熱交換器におい
て、各マトリクス構造体表面であって気液混合系統の貫
通流路の開口部を横切る部分に、液体捕集用の液体捕集
溝を設け、各マトリクス構造体は少なくとも１系統の貫
通流路の入口側および出口側を一致させて配置され、こ
の一致させて配置された複数のマトリクス構造体の入口
側および出口側に、各マトリクス構造体の貫通流路を束
ねるための入口カバーおよび出口カバーを設けたことを
特徴とするマトリクス型熱交換器を提供する。Further, the present invention provides a matrix type heat exchanger comprising a plurality of matrix structures in which at least two systems including through-flow channels including a gas-liquid mixing system are formed. A liquid collecting groove for collecting liquid is provided in a portion crossing the opening of the through-flow channel of the gas-liquid mixing system, and each matrix structure matches the inlet side and the outlet side of at least one system of the through-flow channel. An inlet cover and an outlet cover for bundling the through flow passages of each matrix structure are provided on the inlet side and the outlet side of the plurality of matrix structures arranged so as to coincide with each other. A matrix heat exchanger is provided.

【００１５】さらに、本発明は、このようなマトリクス
型熱交換器を複数配置してなるマトリクス型熱交換器組
合体において、マトリクス型熱交換器間に複数の連通路
が設けられ、この連通路が液体用連通路と気体用連通路
とからなり、液体用連通路に移送ポンプを取り付けたこ
とを特徴とするマトリクス型熱交換器組合体を提供す
る。Further, according to the present invention, in a matrix heat exchanger combination comprising a plurality of such matrix heat exchangers, a plurality of communication passages are provided between the matrix heat exchangers. Are provided with a liquid communication path and a gas communication path, and a transfer pump is attached to the liquid communication path.

【００１６】さらにまた、本発明は、薄板の表面にプレ
ス加工により貫通流路用の溝を形成する工程と、この薄
板の一辺の部分にプレス加工により液体捕集溝用の切り
欠きを入れる工程と、この薄板の液体捕集溝用の切り欠
きを入れた辺と相対する他の辺に、液体捕集溝用の切り
欠きと異なる形状の液流下ガイド用の切り欠きを入れる
工程と、このようにして形成された薄板を複数貼り合わ
せることにより、マトリクス構造体からなるマトリクス
型熱交換器を製造する工程と、を備えたことを特徴とす
るマトリクス型熱交換器の製造方法を提供する。Still further, the present invention provides a step of forming a groove for a through flow channel on a surface of a thin plate by press working, and a step of forming a notch for a liquid collecting groove on one side of the thin plate by press working. And a step of forming a notch for a liquid flow-down guide having a different shape from the notch for the liquid collecting groove on the other side opposite to the side on which the notch for the liquid collecting groove of the thin plate is formed. A method of manufacturing a matrix heat exchanger comprising a matrix structure by laminating a plurality of thin plates formed as described above.

【００１７】このように、本発明のマトリクス型熱交換
器によれば、マトリクス構造体表面であって気液混合系
統の貫通流路の開口部を横切る部分に、液体捕集用の液
体捕集溝を設けることにより、マトリクス構造体表面に
衝突する気液混合系統中の液体は、一旦液体捕集溝内に
捕集される。その後、液体捕集溝内の流体は、流路開口
部から貫通流路内に流入される。このため、流体捕集溝
の形状および数を適宜定めることにより、マトリクス構
造体からなるマトリクス型熱交換器の流路への気液の均
一な分配が可能となるので、流路をより細かくして体積
当りの伝熱面積をより高密度にすることができ、また伝
熱面積を容易に増大させることが可能となる。従って、
より小さい温度差で蒸気側と液膜側との熱平衡ポイント
からのずれの小さい熱交換を行わせることができる。As described above, according to the matrix type heat exchanger of the present invention, the liquid collecting liquid for collecting liquid is provided on the surface of the matrix structure and across the opening of the through passage of the gas-liquid mixing system. By providing the groove, the liquid in the gas-liquid mixing system that collides with the surface of the matrix structure is once collected in the liquid collecting groove. Thereafter, the fluid in the liquid collecting groove flows into the through flow channel from the flow channel opening. For this reason, by appropriately determining the shape and the number of the fluid collecting grooves, uniform distribution of gas and liquid to the channels of the matrix type heat exchanger including the matrix structure becomes possible, so that the channels are made finer. Thus, the heat transfer area per volume can be made higher density, and the heat transfer area can be easily increased. Therefore,
Heat exchange with a small deviation from the thermal equilibrium point between the vapor side and the liquid film side can be performed with a smaller temperature difference.

【００１８】また、本発明のマトリクス型熱交換器によ
れば、複数のマトリクス構造体の各々の貫通流路を束ね
るための入口カバーおよび出口カバーを設けることによ
り、流体の流入／流出のためのチャンネルを多数のマト
リクス構造体を包含するようにして共通化することが可
能となるので、これらチャンネル用の構成部材の簡素化
を図ることができ、また大規模化が容易になる。Further, according to the matrix type heat exchanger of the present invention, by providing an inlet cover and an outlet cover for bundling the through flow paths of the plurality of matrix structures, a fluid for inflow / outflow of the fluid is provided. Since the channels can be shared by including a large number of matrix structures, the components for these channels can be simplified, and the scale can be easily increased.

【００１９】さらに、本発明のマトリクス型熱交換器を
複数配置してなるマトリクス型熱交換器組合体によれ
ば、マトリクス型熱交換器間に複数の連通路（液体用連
通路および気体用連通路）を設け、このうち液体用連通
路に移送ポンプを取り付けることにより、個々のマトリ
クス型熱交換器が極端に巨大化してしまうことを防止で
きるとともに、気体と液体とを完全に分離して輸送して
いるので、ポンプ動力の低減と運転の安定性を図ること
ができる。Further, according to the matrix type heat exchanger combination of the present invention in which a plurality of matrix type heat exchangers are arranged, a plurality of communication paths (liquid communication path and gas communication path) are provided between the matrix type heat exchangers. Passages), of which a transfer pump is attached to the liquid communication passage, prevents the individual matrix-type heat exchangers from becoming extremely large and transports gas and liquid completely separated from each other. As a result, it is possible to reduce the pump power and stabilize the operation.

【００２０】さらにまた、本発明のマトリクス型熱交換
器の製造方法によれば、マトリクス構造体の鉛直方向の
貫通流路、マトリクス構造体表面の液体捕集溝およびマ
トリクス構造体の下面の液流下ガイドがプレス加工によ
り同時に形成されるので、製造時間の短縮および製造精
度の向上を図ることができる。Further, according to the method for manufacturing a matrix type heat exchanger of the present invention, the through-flow channel in the vertical direction of the matrix structure, the liquid collecting groove on the surface of the matrix structure, and the liquid flowing down on the lower surface of the matrix structure. Since the guides are formed simultaneously by press working, it is possible to reduce the manufacturing time and improve the manufacturing accuracy.

【００２１】[0021]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【００２２】図１は、本発明によるマトリクス型熱交換
器の一実施の形態を示す概略斜視図である。FIG. 1 is a schematic perspective view showing one embodiment of a matrix type heat exchanger according to the present invention.

【００２３】図１に示すように、本発明によるマトリク
ス型熱交換器は、マトリクス構造体１からなっている。
この場合、マトリクス構造体１は、薄板３と薄板５とを
交互に多数組貼り合わせることにより構成されている。
このうち薄板３はマトリクス構造体１内を鉛直方向に貫
通する複数の流路２（図２参照）を形成するための溝を
有し、薄板５はマトリクス構造体１内を水平方向に貫通
する複数の流路４を形成するための溝を有している。な
お、マトリクス構造体１の流路２には気体中に液体が滴
状で分散した気液二相流が流入され、流路４には例えば
冷却水等が流入される。As shown in FIG. 1, the matrix type heat exchanger according to the present invention comprises a matrix structure 1.
In this case, the matrix structure 1 is configured by laminating a large number of thin plates 3 and thin plates 5 alternately.
Of these, the thin plate 3 has a groove for forming a plurality of flow paths 2 (see FIG. 2) penetrating the matrix structure 1 in the vertical direction, and the thin plate 5 penetrates the matrix structure 1 in the horizontal direction. It has a groove for forming a plurality of flow paths 4. In addition, a gas-liquid two-phase flow in which a liquid is dispersed in a gas in a gas state flows into the flow path 2 of the matrix structure 1, and, for example, cooling water flows into the flow path 4.

【００２４】また、図１に示すように、マトリクス構造
体１の上面には、鉛直方向に貫通する複数の流路２の流
路開口部２ａ、２ｂのうちの一部の流路開口部２ａを横
切る部分に、液体捕集用の液体捕集溝６が複数設けられ
ている。液体捕集溝６は、気液二相流（気液混合流）の
流体を受け入れる際に、マトリクス構造体１の上面に気
液二相流が衝突する場合、気液二相流中の液体を表面張
力により一旦回りから引き込み、液体捕集溝６の経路に
開口している流路開口部２ａからマトリクス構造体１内
の流路２に液体を流入させるものである。このような液
体捕集溝６を所定の形状に定めるとともに、マトリクス
構造体１の上面に適当な間隔ないしパターンで配置する
ことにより、液体捕集溝６の経路に開口した流路開口部
２ａからマトリクス構造体１内の流路２に、より均等に
液体を流入させることができる。図２は、本発明による
マトリクス構造体を有するマトリクス型熱交換器の変形
例を示す図であってマトリクス構造体の薄板上端部の概
略斜視図である。As shown in FIG. 1, on the upper surface of the matrix structure 1, a part of the flow path openings 2a and 2b of the plurality of flow paths 2 penetrating in the vertical direction is provided. A plurality of liquid collecting grooves 6 for collecting liquid are provided in a portion crossing the line. When the liquid collecting groove 6 receives the fluid of the gas-liquid two-phase flow (gas-liquid mixed flow), when the gas-liquid two-phase flow collides with the upper surface of the matrix structure 1, the liquid in the gas-liquid two-phase flow Is temporarily drawn in from the periphery by the surface tension, and the liquid flows into the flow path 2 in the matrix structure 1 from the flow path opening 2 a opened in the path of the liquid collecting groove 6. By setting such a liquid collecting groove 6 in a predetermined shape and arranging the liquid collecting groove 6 on the upper surface of the matrix structure 1 at an appropriate interval or pattern, the liquid collecting groove 6 is opened from the flow path opening 2a opened to the path of the liquid collecting groove 6. The liquid can flow into the flow channel 2 in the matrix structure 1 more uniformly. FIG. 2 is a diagram showing a modification of the matrix heat exchanger having the matrix structure according to the present invention, and is a schematic perspective view of the upper end of a thin plate of the matrix structure.

【００２５】図２に示すように、マトリクス構造体１を
構成する薄板３は、その表面に長方形状の断面を有する
第１突部１１と台形状の断面を有する第２突部１２、１
３とを有し、薄板５（図１参照）と貼り合わされること
により、第１突部１１間にマトリクス構造体１内を鉛直
方向に貫通する流路２が形成され、また第１突部１１と
第２突部１２、１３とによって流路開口部２ａ、２ｂが
形成される。As shown in FIG. 2, the thin plate 3 constituting the matrix structure 1 has a first projection 11 having a rectangular cross section and a second projection 12 having a trapezoidal cross section on its surface.
3 and bonded to the thin plate 5 (see FIG. 1), a flow path 2 penetrating vertically through the matrix structure 1 between the first protrusions 11 is formed. The flow path openings 2a and 2b are formed by 11 and the second protrusions 12 and 13.

【００２６】また、図２に示すように、第１突部１１は
薄板３の上端から下端まで延在し、第２突部１２、１３
は薄板３の上端から所定距離だけ離間した途中の位置で
終っており、第１突部１１と第２突部１２、１３とによ
って形成された流路開口部２ａ、２ｂは、第２突部１
２、１３の下端の位置で貫通流路である流路２に合流す
る。As shown in FIG. 2, the first protrusion 11 extends from the upper end to the lower end of the thin plate 3, and the second protrusions 12, 13
Ends at a position halfway away from the upper end of the thin plate 3 by a predetermined distance, and the flow path openings 2a and 2b formed by the first protrusion 11 and the second protrusions 12 and 13 are connected to the second protrusion. 1
At the positions of the lower ends of 2 and 13, they join the flow path 2 which is a through flow path.

【００２７】このようにして液体捕集溝６の経路に開口
したマトリクス構造体１の流路開口部２ａと、そのよう
な流路開口部２ａに隣り合う流路開口部（液体捕集溝６
の経路でない開口部）２ｂとを所定の深さの位置で合流
させることにより、気体と液体の流入部分における気液
の干渉をなくすことができる。すなわち、前述したよう
に、マトリクス構造体１の上面に衝突する気液二相流の
うち、液体については液体捕集溝６から流路開口部２ａ
内に流入させ、残りの気体については主として流路開口
部２ｂ内に流入させることができるので、気体と液体と
の干渉を防ぐことができる。このため、気体と液体とを
それぞれ流路開口部２ａ、２ｂからスムーズに流入させ
た後に合流させることが可能となり、液体のフラッディ
ングや複数の流路２相互の気液分配率の不均一を解消す
ることができる。The flow path opening 2a of the matrix structure 1 opened in the path of the liquid collecting groove 6 in this way, and the flow path opening adjacent to such a flow path opening 2a (the liquid collecting groove 6)
Of the gas and the liquid at the inflow portion of the gas and the liquid can be eliminated. That is, as described above, in the gas-liquid two-phase flow that collides with the upper surface of the matrix structure 1, the liquid flows from the liquid collecting groove 6 to the flow path opening 2 a
And the remaining gas can flow mainly into the flow path opening 2b, so that interference between the gas and the liquid can be prevented. For this reason, it is possible to make the gas and the liquid flow smoothly from the flow path openings 2a and 2b, respectively, and then to merge them, thereby eliminating the flooding of the liquid and the unevenness of the gas-liquid distribution ratio among the plurality of flow paths 2. can do.

【００２８】また、図２に示すように、マトリクス構造
体１表面の流路開口部２ａ、２ｂは、液体捕集溝６を有
する液体用の流路開口部２ａに対して、液体捕集溝６を
有しない一対の蒸気用の流路開口部２ｂが挟み込むよう
に配列されているため、液体成分が少ない流体の場合で
あっても、より多くの気体を流路開口部２ｂからマトリ
クス構造体１内の流路２へ取り込んだ後に、より少ない
液体成分と容易に合流させることができる。As shown in FIG. 2, the flow path openings 2a and 2b on the surface of the matrix structure 1 are different from the liquid flow path openings 2a having the liquid collection grooves 6 in the liquid collection grooves. 6 is arranged so as to sandwich the pair of vapor passage openings 2b having no 6, even in the case of a fluid having a small liquid component, more gas flows from the passage opening 2b to the matrix structure. After being taken into the flow path 2 in 1, the liquid can be easily combined with a smaller liquid component.

【００２９】さらに、図２に示すように、薄板３の上端
からみて第２突部１２、１３の下端の位置よりもさらに
離間した位置には、第１突部１１に対して略垂直に横切
るようにして、薄板３から第１突部１１よりも低い高さ
の棒状突起１４が形成されている。突起１４は、別々の
流路開口部２ａ、２ｂから流入された流体が合流された
後、合流後の流路２を制限することにより流速を増加さ
せ、流れを乱して混合を進行させ、流路２内における液
をより均一に分布させるためのものである。Further, as shown in FIG. 2, at a position further away from the lower ends of the second protrusions 12 and 13 as viewed from the upper end of the thin plate 3, the sheet 3 crosses substantially perpendicularly to the first protrusion 11. Thus, the bar-shaped projection 14 having a height lower than that of the first protrusion 11 is formed from the thin plate 3. The protrusion 14 increases the flow velocity by restricting the flow path 2 after the fluids flowing from the separate flow path openings 2a and 2b are merged, and disturbs the flow to advance the mixing. This is for distributing the liquid in the flow path 2 more uniformly.

【００３０】図３（Ａ）（Ｂ）は、図２に示すマトリク
ス構造体１の薄板３の下方部分を示す図である。FIGS. 3A and 3B are views showing a lower portion of the thin plate 3 of the matrix structure 1 shown in FIG.

【００３１】図３（Ａ）（Ｂ）において、第１突部１１
は、図２に示す第１突部１１と同様のものである。図３
（Ａ）（Ｂ）に示すように、薄板３上の一対の第１突部
１１、１１に挟まれる部分に、薄板３の上端から離間し
た途中の位置から下端まで延びる壁面２１と、壁面２１
の略中央部から下端まで延びる一対の壁面２２とが設け
られている。なお、壁面２１、２２は、図２に示す第２
突部１２、１３の下端および突起１４よりもさらに下方
に設けられており、壁面２１は一対の壁面２２に挟み込
まれるように配列されている。In FIGS. 3A and 3B, the first protrusion 11
Is similar to the first protrusion 11 shown in FIG. FIG.
As shown in (A) and (B), a portion of the thin plate 3 sandwiched between the pair of first protrusions 11, 11 has a wall surface 21 extending from a position halfway away from an upper end of the thin plate 3 to a lower end, and a wall surface 21.
And a pair of wall surfaces 22 extending from a substantially central portion to a lower end. Note that the wall surfaces 21 and 22 are the second
It is provided further below the lower ends of the projections 12 and 13 and the projection 14, and the wall surface 21 is arranged so as to be sandwiched between a pair of wall surfaces 22.

【００３２】図３（Ａ）（Ｂ）に示したようなマトリク
ス構造体１を凝縮器として用いる場合には、そのマトリ
クス構造体１内の流路２においては、通常は凝縮の進行
とともに気体成分の割合が減少して流速が低下するが、
流路２の途中の位置から始まる壁面２１、２２が流路２
の断面積を縮小させることにより、流速の増大および伝
熱面積の増大が図られ、これにより、低い熱流速と高い
熱伝達係数を保つことができる。When the matrix structure 1 as shown in FIGS. 3A and 3B is used as a condenser, the gas components are usually supplied to the flow path 2 in the matrix structure 1 as the condensation progresses. Decreases the flow rate,
The wall surfaces 21 and 22 starting from a position in the middle of the flow path 2
By reducing the cross-sectional area of, the flow velocity and the heat transfer area are increased, whereby a low heat flow velocity and a high heat transfer coefficient can be maintained.

【００３３】図４は、本発明によるマトリクス構造体を
有するマトリクス型熱交換器の変形例を示す概略斜視図
である。FIG. 4 is a schematic perspective view showing a modification of the matrix type heat exchanger having the matrix structure according to the present invention.

【００３４】図４を参照すると、このマトリクス型熱交
換器は、マトリクス構造体１と、マトリクス構造体１の
水平方向の両端に取り付けられ流体が流入／流出するた
めの入口部３１と出口部３２とを有するモジュール１０
とからなっている。なお、図４に示すマトリクス構造体
１を有するモジュール１０では、鉛直方向の端部には何
も取り付けられていない。Referring to FIG. 4, the matrix type heat exchanger comprises a matrix structure 1, an inlet portion 31 and an outlet portion 32 which are attached to both ends in the horizontal direction of the matrix structure 1 and through which fluid flows in and out. Module 10 having
It consists of In the module 10 having the matrix structure 1 shown in FIG. 4, nothing is attached to the end in the vertical direction.

【００３５】このようにしてマトリクス構造体１を有す
るモジュール１０を構成することにより、従来の多管式
熱交換器における伝熱管と同じような取り扱いが可能と
なり、このようなモジュール１０を多数組み合わせるこ
とにより容易に大規模な熱交換器のユニットを構成する
ことができる。なお、図４に示す例では、モジュール１
０のマトリクス構造体１内の流路が直線的に構成されて
いるため、流路の内部清掃を容易に行うことができ、比
較的汚れた流体にも適用することができる。By configuring the module 10 having the matrix structure 1 in this manner, the same handling as the heat transfer tubes in the conventional multi-tube heat exchanger can be performed, and a large number of such modules 10 can be combined. Thus, a large-scale heat exchanger unit can be easily configured. In the example shown in FIG.
Since the flow path in the zero matrix structure 1 is formed linearly, the inside of the flow path can be easily cleaned, and can be applied to relatively dirty fluid.

【００３６】図５は、本発明によるモジュールからなる
マトリクス型熱交換器の変形例を示す概略斜視図であ
る。FIG. 5 is a schematic perspective view showing a modification of the matrix type heat exchanger comprising the module according to the present invention.

【００３７】図５を参照すると、このマトリクス型熱交
換器はマトリクス構造体１を有するモジュール１０から
なり、このモジュール１０は、図４に示したモジュール
１０とほぼ同じ構成を備えている。しかしながら、図４
に示したモジュール１０のマトリクス構造体１が内部に
水平方向および鉛直方向ともに１つのパスしか有してい
ないのに対して、図５に示すモジュール１０のマトリク
ス構造体１は、内部の水平方向の流路がマトリクス構造
体１内の水平方向の端部で鉛直方向に折り返され、水平
方向に実質的に５つのパスがあるようになっている。Referring to FIG. 5, this matrix type heat exchanger comprises a module 10 having a matrix structure 1, and this module 10 has substantially the same configuration as the module 10 shown in FIG. However, FIG.
The matrix structure 1 of the module 10 shown in FIG. 5 has only one path in the horizontal direction and the vertical direction inside, whereas the matrix structure 1 of the module 10 shown in FIG. The flow path is folded vertically at a horizontal end in the matrix structure 1 so that there are substantially five paths in the horizontal direction.

【００３８】図５に示すモジュール１０は、図４に示し
たモジュール１０と同様に大規模化に適しており、図４
に示したモジュール１０と比較して汚れの多い流体には
不向きである。しかしながら、流量が少ない流体であっ
ても１つのモジュール１０のマトリクス構造体１内で回
折して流すことができる。このため、マトリクス構造体
１外における流体の回折の必要性がなく、また独立した
長い経路を通過することができるため、この経路内で蒸
発が生じるような流体に適用した場合にマトリクス構造
体１外における気液の再分配のプロセスや、別のマトリ
クス構造体１への再流入のプロセスを省略することがで
きるという利点も有している。The module 10 shown in FIG. 5 is suitable for a large scale like the module 10 shown in FIG.
Is not suitable for a dirty fluid compared to the module 10 shown in FIG. However, even a fluid having a small flow rate can be diffracted and flow in the matrix structure 1 of one module 10. For this reason, there is no need for diffraction of the fluid outside the matrix structure 1, and since the fluid can pass through an independent long path, the matrix structure 1 is applied to a fluid in which evaporation occurs in this path. There is also an advantage that the process of redistributing gas and liquid outside and the process of re-introducing into another matrix structure 1 can be omitted.

【００３９】図６（Ａ）（Ｂ）は、本発明によるモジュ
ールからなるマトリクス型熱交換器の他の変形例を示す
概略斜視図である。FIGS. 6A and 6B are schematic perspective views showing another modification of the matrix type heat exchanger comprising the module according to the present invention.

【００４０】図６（Ａ）（Ｂ）を参照すると、この大規
模なユニットとして構成されたマトリクス型熱交換器
は、熱交換器ユニット本体４１の内部に図４に示したマ
トリクス構造体１を有するモジュール１０を多数備え、
各モジュール１０は、そのマトリクス構造体１の水平方
向の流路の入口側および出口側が一致するように配置さ
れている。また、各モジュール１０の入口部３１、出口
部３２に対応して入口カバー４２ａおよび出口カバー４
２ｂが取り付けられている。なお、図６（Ａ）（Ｂ）に
おいては、多数のモジュール１０はスタッガー（三角形
状ないし菱形状）配列とされている。しかし、これに限
らずインライン（碁盤目状）配列とすることもできる。
また、各モジュール１０のマトリクス構造体１におい
て、水平方向および鉛直方向の流路はともに１つのパス
のみを有する構成とされているが、水平方向の流路につ
いては、入口カバー４２ａおよび出口カバー４２ｂ内に
仕切り板を入れることにより、流体が入口カバー４２ａ
および出口カバー４２ｂ内で鉛直方向に折り返される多
パス構成とすることもできる。Referring to FIGS. 6A and 6B, the matrix type heat exchanger constructed as a large-scale unit has a matrix structure 1 shown in FIG. A large number of modules 10 having
Each module 10 is arranged so that the inlet side and the outlet side of the horizontal flow path of the matrix structure 1 coincide. The inlet cover 42a and the outlet cover 4 correspond to the inlet 31 and the outlet 32 of each module 10, respectively.
2b is attached. In FIGS. 6A and 6B, many modules 10 are arranged in a staggered (triangular or rhombic) arrangement. However, the present invention is not limited to this, and it is also possible to form an in-line (checkerboard) arrangement.
In the matrix structure 1 of each module 10, both the horizontal and vertical flow paths have only one path, but the horizontal flow path has an inlet cover 42a and an outlet cover 42b. By placing a partition plate in the inside, the fluid is allowed to enter the inlet cover 42a.
Alternatively, a multi-pass configuration that is folded back in the outlet cover 42b in the vertical direction may be employed.

【００４１】なお、図６に示すマトリクス型熱交換器
は、多管式熱交換器と同様の構成を備えるものであり、
各モジュール１０のマトリクス構造体１の長手方向の端
部および中間部分を支持するための構造物の構成ないし
配置を簡素化することができ、大規模でより強固なマト
リクス型熱交換器を容易に構成することができる。ま
た、マトリクス構造体を有する多数のモジュール１０の
流入／流出の入口部３１および出口部３２に入口カバー
４２ａおよび出口カバー４２ｂを設け、複数のモジュー
ル１０を包含するようにして共通化することにより、こ
れらの入口カバー４２ａおよび出口カバー４２ｂの構成
部材を簡素化することができ、また大規模化を容易に行
うことができる。The matrix heat exchanger shown in FIG. 6 has the same configuration as the multi-tube heat exchanger.
It is possible to simplify the configuration or arrangement of a structure for supporting the longitudinal end portion and the intermediate portion of the matrix structure 1 of each module 10, so that a large-scale and more robust matrix heat exchanger can be easily manufactured. Can be configured. In addition, by providing an inlet cover 42a and an outlet cover 42b at the inlet 31 and outlet 32 of the inflow / outflow of a large number of modules 10 having a matrix structure, a plurality of modules 10 are included so as to be shared, The constituent members of the inlet cover 42a and the outlet cover 42b can be simplified, and the scale can be easily increased.

【００４２】図７は、図４または図５に示す複数のモジ
ュール１０から構成された複数のモジュール群を複数配
置してなるマトリクス型熱交換器組合体をタービンシス
テムの凝縮器に適用した場合の一例を模式的に示す図で
ある。図７において、タービン５１の排気蒸気はその下
方に設置された複数のモジュール１０を有する初段凝縮
器５２でその一部が凝縮され、残った蒸気は気体用連通
路である配管５９にて別置きの大規模熱交換器ユニット
５３の上部に送られる。一方、初段凝縮器５２で凝縮さ
れた凝縮液は凝縮液移送ポンプ５４により液体用連通路
５４ａを介して大規模熱交換器ユニット５３の上部に送
られ、その内部で多孔管やトレイ等により複数のモジュ
ールを有するモジュール群５５の上に断面略均一に散布
される。なお、大規模熱交換器ユニット５３は、モジュ
ール群５５の他にも、複数のモジュール１０を有する別
のモジュール群５６、５７も内蔵している。これらのモ
ジュール群５５、５６、５７の鉛直方向の流路内を通過
する流体はタービン５１の排気蒸気およびその凝縮液、
あるいは別系統から導入した吸収液（吸収液散布多孔管
５８参照）であるが、水平方向の流路内を通過する流体
は、タービン５１の排気蒸気や凝縮液の再生液、あるい
は冷却水等のように、それぞれのモジュール群５５、５
６、５７ごとに異なっていてもよい。FIG. 7 shows a case in which a matrix type heat exchanger combination comprising a plurality of module groups each composed of a plurality of modules 10 shown in FIG. 4 or 5 is applied to a condenser of a turbine system. It is a figure which shows an example typically. In FIG. 7, the exhaust steam of the turbine 51 is partially condensed in a first-stage condenser 52 having a plurality of modules 10 installed thereunder, and the remaining steam is separately placed in a pipe 59 which is a gas communication passage. To the upper part of the large-scale heat exchanger unit 53. On the other hand, the condensate condensed in the first-stage condenser 52 is sent to the upper part of the large-scale heat exchanger unit 53 by the condensate transfer pump 54 through the liquid communication passage 54a, and a plurality of condensed liquids are formed therein by a perforated tube or tray. Are spread almost uniformly in cross section on a module group 55 having the above modules. In addition, the large-scale heat exchanger unit 53 incorporates other module groups 56 and 57 having a plurality of modules 10 in addition to the module group 55. The fluid passing through the vertical flow paths of these module groups 55, 56, 57 is exhaust steam of the turbine 51 and its condensate,
Alternatively, the fluid passing through the horizontal flow path, which is an absorbing liquid introduced from another system (see the absorbing liquid spraying porous tube 58), is an exhaust steam of the turbine 51, a regenerating liquid of condensed liquid, or a cooling water or the like. As shown in FIG.
It may be different every 6, 57.

【００４３】なお、初段凝縮器５２の各モジュール１０
のマトリクス構造体１表面は、蒸気単相流の流体を受け
入れる場合には液体捕集溝６を形成する必要はなく、し
めり蒸気域の蒸気を受け入れる場合には液体捕集溝６を
形成するようにする。Each module 10 of the first stage condenser 52
The surface of the matrix structure 1 does not need to form the liquid collecting groove 6 when receiving the fluid of the vapor single-phase flow, and forms the liquid collecting groove 6 when receiving the vapor in the squeezed vapor region. To

【００４４】図７に示すマトリクス型熱交換器は、複数
のモジュール１０からなる大規模な熱交換器を適当な規
模でモジュール群単位に分割しているため、モジュール
群からなる個々のユニットが極端に巨大化してしまうこ
とを防止することができる。また、気体は配管５９にて
自由移送し、液体は液体用連通路５４ａを介してポンプ
輸送することにより気体と液体とを完全に分離して輸送
しているため、ポンプ動力の低減と運転の安定性を図る
とともに、移送された流体を受け入れる側の熱交換器ユ
ニットでの気液流体の再配分を均等化することができ
る。In the matrix type heat exchanger shown in FIG. 7, since a large-scale heat exchanger composed of a plurality of modules 10 is divided into module groups on an appropriate scale, individual units composed of the module groups are extremely small. Can be prevented from becoming too large. Further, the gas is freely transferred through the pipe 59, and the liquid is pumped through the liquid communication passage 54a to completely separate and transport the gas and the liquid. Stability can be achieved, and the redistribution of the gas-liquid fluid in the heat exchanger unit that receives the transferred fluid can be equalized.

【００４５】図８は、本発明によるマトリクス構造体を
有するマトリクス型熱交換器の変形例を示す図であって
マトリクス構造体の薄板下端部の概略斜視図である。FIG. 8 is a view showing a modification of the matrix type heat exchanger having the matrix structure according to the present invention, and is a schematic perspective view of the lower end of the thin plate of the matrix structure.

【００４６】図８を参照すると、マトリクス構造体１の
薄板３の下端部には、薄板３表面の第１突部１１間を避
けた位置すなわち、第１突部１１の延長線上の下端部
に、四角錘状の突起物である液流下ガイド６１が複数形
成されている。なお、この液流下ガイド６１の四角錘の
一面あるいは複数面は凹面状となっている。Referring to FIG. 8, the lower end of the thin plate 3 of the matrix structure 1 is located at a position on the surface of the thin plate 3 between the first protrusions 11, that is, at the lower end on the extension of the first protrusion 11. In addition, a plurality of liquid flow-down guides 61 which are quadrangular pyramid-shaped protrusions are formed. One or more surfaces of the quadrangular pyramid of the liquid flow-down guide 61 are concave.

【００４７】図８に示す液流下ガイド６１は、マトリク
ス構造体１の下面において液体が表面張力によって保持
されて部分的に大きな液滴となって不規則に滴下するよ
うな現象を抑制するためのものである。すなわち、マト
リクス構造体１の液流下ガイド６１の凹面に液膜が形成
され、この液膜の表面張力により、薄板３の流路２を流
下してきた液体が吸引され、先端の細くなった部分で液
体の流下が容易に行われる。また、これと同時に、この
液流下ガイド６１の先端以外の場所での液の滴下が防止
される。より具体的には、マトリクス構造体１の下面か
ら延びた液流下ガイド６１は、ある所定の長さにわたっ
て液体の流れを沿わせるようにし、このことにより、常
に決まった位置で決まった流量の流下を生じさせるよう
にしている。また、マトリクス構造体１の下面の互いに
隣り合う流路２間の略中間位置に液流下ガイド６１が形
成され、かつ液流下ガイド６１を鉛直下方に伸びる先端
の鋭利な棒状や板状、錘状等の突起物状とすることによ
り、流路２の出口側を閉塞することなく液がよりスムー
ズに流下するようにすることができる。さらに、液流下
ガイド６１の一面または複数面に設けられた凹面によ
り、液体の表面張力を利用してマトリクス構造体１内の
流路２の出口側から大量かつスムーズに液を引き出すよ
うにしている。The liquid flow-down guide 61 shown in FIG. 8 suppresses the phenomenon that the liquid is held by the surface tension on the lower surface of the matrix structure 1 and becomes partially large droplets and drops randomly. Things. That is, a liquid film is formed on the concave surface of the liquid flow-down guide 61 of the matrix structure 1, and the liquid flowing down the flow path 2 of the thin plate 3 is sucked by the surface tension of the liquid film, and the tip of the thin film 3 becomes thinner. The flow of the liquid is easily performed. At the same time, dripping of the liquid at locations other than the tip of the liquid flow-down guide 61 is prevented. More specifically, the liquid flow-down guide 61 extending from the lower surface of the matrix structure 1 causes the flow of the liquid to follow the flow over a predetermined length, whereby the flow of the flow at a predetermined flow rate is always determined at a predetermined position. Is caused. A liquid flow-down guide 61 is formed in the lower surface of the matrix structure 1 at a substantially intermediate position between the flow paths 2 adjacent to each other, and the liquid flow-down guide 61 is formed in a bar-shaped, plate-shaped, or cone-shaped shape that extends vertically downward. By making the shape of a protrusion such as, the liquid can flow more smoothly without blocking the outlet side of the flow path 2. Further, a concave surface provided on one surface or a plurality of surfaces of the liquid flow-down guide 61 allows a large amount of liquid to be drawn out smoothly and smoothly from the outlet side of the flow path 2 in the matrix structure 1 using the surface tension of the liquid. .

【００４８】次に、以上に説明したような構成を備える
マトリクス型熱交換器の製造方法について説明する。Next, a method of manufacturing a matrix heat exchanger having the above-described configuration will be described.

【００４９】図１、図２、図８および図９を参照する
と、本発明の実施の形態に係るマトリクス型熱交換器を
構成するマトリクス構造体１は、次のようにして製造す
ることができる。Referring to FIG. 1, FIG. 2, FIG. 8 and FIG. 9, the matrix structure 1 constituting the matrix type heat exchanger according to the embodiment of the present invention can be manufactured as follows. .

【００５０】まず、第１の工程として、図９に示すよう
に、薄い板、例えば薄板５′の表面に所定の間隔でプレ
ス加工により鉛直方向に貫通する流路２用の溝２′を形
成する。First, as a first step, as shown in FIG. 9, a groove 2 'for a flow path 2 penetrating in a vertical direction is formed on a surface of a thin plate, for example, a thin plate 5' by pressing at predetermined intervals. I do.

【００５１】次に、第２の工程として、この薄板５′の
一辺の部分のうち前記第１の工程で形成された流路２用
の溝２′の流路開口部となる部分に同じくプレス加工に
より液体捕集溝６用の切り欠き６′を入れる。Next, as a second step, a part of the side of the thin plate 5 'which is to be a channel opening of the groove 2' for the channel 2 formed in the first step is similarly pressed. A notch 6 'for the liquid collecting groove 6 is formed by processing.

【００５２】続いて、第３の工程として、この薄板５′
の切り欠き６′を入れた辺と相対する他の辺に、前記第
２の工程で形成された切り欠き６′と異なる形状の液流
下ガイド６１用の切り欠き６１′を入れる。Subsequently, as a third step, the thin plate 5 '
A notch 61 'for the liquid flow-down guide 61 having a shape different from that of the notch 6' formed in the second step is inserted into the other side opposite to the side where the notch 6 'is inserted.

【００５３】最後に、第４の工程として、前記第１ない
し第３の工程を経て形成された薄板５′を複数貼り合わ
せることにより、マトリクス構造体１を製造する。ここ
で、流路２とは別系統の流路４（図１参照）について
は、薄板５′を貼り合わせた際にできる隙間を利用する
ようにする他、薄板５′の他に流路４用の溝を形成した
薄板を用意し、この薄板と薄板５′とを貼り合わせるこ
とによって別系統の流路を形成するようにしてもよい。Finally, as a fourth step, the matrix structure 1 is manufactured by bonding a plurality of thin plates 5 ′ formed through the first to third steps. Here, as for the flow path 4 (see FIG. 1) which is different from the flow path 2, a gap formed when the thin plates 5 ′ are bonded is used. Alternatively, a thin plate having a groove for use may be prepared, and the thin plate and the thin plate 5 'may be bonded to each other to form a flow path of another system.

【００５４】なお、前記第１ないし第３の工程は１回の
プレス加工によって同時に行うことができ、このように
してマトリクス構造体１を製造することにより、マトリ
クス構造体１の鉛直方向の流路２、マトリクス構造体１
表面の液体捕集溝６およびマトリクス構造体１の下面の
液流下ガイド６１の突起を同時に形成して、製造時間の
短縮および製造精度の向上を図ることができる。また、
このようにして製造されたマトリクス構造体１からなる
モジュール１０を複数組み合わせることにより、図６ま
たは図７に示したようなより大規模なマトリクス型熱交
換器を製造することが可能となる。The first to third steps can be performed simultaneously by one press working. By manufacturing the matrix structure 1 in this manner, the vertical flow path of the matrix structure 1 is formed. 2. Matrix structure 1
By simultaneously forming the liquid collecting groove 6 on the surface and the protrusion of the liquid flow-down guide 61 on the lower surface of the matrix structure 1, the manufacturing time can be reduced and the manufacturing accuracy can be improved. Also,
By combining a plurality of the modules 10 each including the matrix structure 1 manufactured as described above, it is possible to manufacture a larger-scale matrix heat exchanger as shown in FIG. 6 or FIG.

【００５５】なお、前述した工程では、プレス加工以外
にも、鋳造や鍛造、転造、放電加工等の各種の加工方法
を採用することもできる。In the above-described steps, various working methods such as casting, forging, rolling, and electric discharge machining can be adopted in addition to press working.

【００５６】以上説明したように、本発明の実施の形態
に係るマトリクス型熱交換器によれば、マトリクス構造
体１の気液混合系統の入口表面に液体捕集溝６を設ける
ことにより、マトリクス構造体１からなるマトリクス型
熱交換器内の流路２への気液の均一な分配が可能となる
ので、流路２をより細かくして体積当りの伝熱面積をよ
り高密度にすることができ、また伝熱面積を容易に増大
させることが可能となるので、より小さい温度差で蒸気
側と液膜側との熱平衡ポイントからのずれの小さい熱交
換を行わせることができる。As described above, according to the matrix heat exchanger according to the embodiment of the present invention, by providing the liquid collecting groove 6 on the inlet surface of the gas-liquid mixing system of the matrix structure 1, the matrix heat exchanger is provided. Since gas-liquid can be uniformly distributed to the flow path 2 in the matrix type heat exchanger including the structure 1, the flow path 2 can be made finer and the heat transfer area per volume can be made higher density. In addition, since the heat transfer area can be easily increased, it is possible to perform heat exchange with a small difference in temperature from the thermal equilibrium point between the vapor side and the liquid film side.

【００５７】また、図４または図５に示したように、マ
トリクス構造体１をモジュール化して一本の伝熱管と同
様の取扱いができるようにしたので、大規模なマトリク
ス型熱交換器を容易に構成することができ、特に蒸気と
液体との再分配が容易であるので、マトリクス構造体１
のモジュール単位や、複数のモジュールを有するモジュ
ール群単位の分割が容易となり、より大規模なマトリク
ス型熱交換器、さらにはこれらを組み合わせたマトリク
ス型熱交換器組合体を構成することができる。Further, as shown in FIG. 4 or 5, the matrix structure 1 is modularized so that it can be handled in the same manner as one heat transfer tube, so that a large-scale matrix heat exchanger can be easily manufactured. Since the redistribution of vapor and liquid is particularly easy, the matrix structure 1
This makes it easy to divide the module unit or the module group unit having a plurality of modules, thereby making it possible to configure a larger-scale matrix heat exchanger and a matrix heat exchanger combination combining these.

【００５８】さらに、図８に示したように、マトリクス
構造体１の下面に液流下ガイド６１としての突起物を設
けたので、凝縮した液膜が停滞して張り付いたり、不規
則に滴下するといった現象を抑制することができ、マト
リクス型熱交換器のより安定した運転が可能となる。Further, as shown in FIG. 8, since a projection as the liquid flow-down guide 61 is provided on the lower surface of the matrix structure 1, the condensed liquid film is stagnated and stuck or dripped irregularly. Such a phenomenon can be suppressed, and more stable operation of the matrix heat exchanger can be performed.

【００５９】[0059]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のマトリク
ス型熱交換器によれば、熱交換器のモジュールとしてマ
トリクス構造体を採用し、流路への気液の分配をより均
一化できる構造としたため、高密度な伝熱面積を有する
熱交換器を実現することが可能となり、より小さい温度
差で蒸気側と液膜側との熱平衡ポイントからのずれの小
さい熱交換を行わせることができる。As described above, according to the matrix type heat exchanger of the present invention, a matrix structure is adopted as a module of the heat exchanger, so that the gas-liquid distribution to the flow path can be made more uniform. As a result, it is possible to realize a heat exchanger having a high-density heat transfer area, and to perform heat exchange with a smaller temperature difference from the thermal equilibrium point between the vapor side and the liquid film side. .

【００６０】なお、伝熱面積をより容易に増大させるこ
とができるので、気液混合流体等の２成分ないし多成分
流体の凝縮熱伝達または沸騰熱伝達を、より小さな温度
差で、蒸気側と液膜側との熱平衡ポイントからのずれを
小さく行わせることができるようになり、発電プラント
等に適用した場合でも作動流体の受熱部あるいは放熱部
での温度差の小さいヒートバランスで運転することがで
き、プラントの効率を高めることが可能となる。Since the heat transfer area can be more easily increased, the condensation heat transfer or the boiling heat transfer of a two-component or multi-component fluid such as a gas-liquid mixed fluid can be reduced with a smaller temperature difference between the vapor side and the vapor side. The deviation from the thermal equilibrium point with the liquid film side can be made small, and even when applied to a power plant, etc., it is possible to operate with a heat balance with a small temperature difference between the heat receiving part or the heat radiating part of the working fluid. It is possible to increase the efficiency of the plant.

【００６１】また、本発明のマトリクス型熱交換器によ
れば、マトリクス構造体を有するモジュールを多管式熱
交換器に含まれる一本の伝熱管と同様に扱えるようにす
るとともに、複数のモジュールを有するモジュール群へ
の気液の均一な分配を可能にしてこれらのモジュール群
が互いに連通路を介して容易に接続できるようにしたた
め、熱交換器をモジュール単位や、複数のモジュールを
有するモジュール群単位で分割してより大規模なマトリ
クス型熱交換器、あるいはこれらのマトリクス型熱交換
器を複数配置してなるマトリクス型熱交換器組合体を構
成することが可能となる。Further, according to the matrix heat exchanger of the present invention, the module having the matrix structure can be handled in the same manner as one heat transfer tube included in the multi-tube heat exchanger, and the plurality of modules can be handled. In order to enable uniform distribution of gas and liquid to the modules having the module and to enable these modules to be easily connected to each other via the communication path, the heat exchanger may be a module unit or a module group having a plurality of modules. It is possible to configure a larger matrix heat exchanger or a matrix heat exchanger combination in which a plurality of these matrix heat exchangers are arranged by dividing them in units.

【００６２】さらに、本発明のマトリクス型熱交換器の
製造方法によれば、マトリクス構造体の鉛直方向の貫通
流路、マトリクス構造体表面の液体捕集溝およびマトリ
クス構造体の下面の液流下ガイドをプレス加工により同
時に形成することにより、製造時間の短縮および製造精
度の向上を図ることができる。Further, according to the manufacturing method of the matrix type heat exchanger of the present invention, the vertical through flow path of the matrix structure, the liquid collecting groove on the surface of the matrix structure, and the liquid flow down guide on the lower surface of the matrix structure. Are simultaneously formed by press working, so that the manufacturing time can be reduced and the manufacturing accuracy can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明によるマトリクス型熱交換器の一実施の
形態を示す概略斜視図である。FIG. 1 is a schematic perspective view showing an embodiment of a matrix heat exchanger according to the present invention.

【図２】本発明によるマトリクス構造体を有するマトリ
クス型熱交換器の変形例を示す図であってマトリクス構
造体の薄板上端部の概略斜視図である。FIG. 2 is a diagram showing a modification of the matrix type heat exchanger having the matrix structure according to the present invention, and is a schematic perspective view of the upper end of a thin plate of the matrix structure.

【図３】図２に示すマトリクス構造体１の薄板３の下方
部分を示す図である。3 is a diagram showing a lower portion of a thin plate 3 of the matrix structure 1 shown in FIG.

【図４】本発明によるマトリクス構造体を有するマトリ
クス型熱交換器の変形例を示す概略斜視図である。FIG. 4 is a schematic perspective view showing a modification of the matrix type heat exchanger having the matrix structure according to the present invention.

【図５】本発明によるモジュールからなるマトリクス型
熱交換器の変形例を示す概略斜視図である。FIG. 5 is a schematic perspective view showing a modification of the matrix heat exchanger including the module according to the present invention.

【図６】本発明によるモジュールからなるマトリクス型
熱交換器の他の変形例を示す概略斜視図である。FIG. 6 is a schematic perspective view showing another modification of the matrix heat exchanger including the module according to the present invention.

【図７】図４または図５に示す複数のモジュール１０か
ら構成されたモジュール群を複数配置してなるマトリク
ス型熱交換器組合体をタービンシステムの凝縮器に適用
した場合の一例を模式的に示す図である。FIG. 7 schematically illustrates an example in which a matrix-type heat exchanger combination including a plurality of module groups each including a plurality of modules 10 illustrated in FIG. 4 or 5 is applied to a condenser of a turbine system. FIG.

【図８】本発明によるマトリクス構造体を有するマトリ
クス型熱交換器の変形例を示す図であってマトリクス構
造体の薄板下端部の概略斜視図である。FIG. 8 is a view showing a modified example of the matrix heat exchanger having the matrix structure according to the present invention, and is a schematic perspective view of a lower end portion of a thin plate of the matrix structure.

【図９】本発明によるマトリクス構造体を有するマトリ
クス型熱交換器の製造方法を説明するための図である。FIG. 9 is a diagram for explaining a method of manufacturing a matrix heat exchanger having a matrix structure according to the present invention.

【図１０】２成分流体が凝縮する際の蒸気と凝縮液膜と
の平衡関係を示す温度−濃度平衡図である。FIG. 10 is a temperature-concentration equilibrium diagram showing an equilibrium relationship between vapor and a condensed liquid film when a two-component fluid condenses.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ マトリクス構造体 ２ 流路 ２ａ、２ｂ、２ｃ 流路開口部 ３、５ 薄板 ４ 流路 ６ 液体捕集溝 １１ 第１突部 １２、１３ 第２突部 １４ 突起 ２１、２２ 壁面 ３１ 入口部 ３２ 出口部 ４１ 熱交換器ユニット本体 ４２ａ 入口カバー ４２ｂ 出口カバー ５１ タービン ５２ 初段凝縮器 ５３ 大規模熱交換器ユニット ５４ 凝縮液移送ポンプ ５４ａ 液体用連通路 ５５、５６、５７ モジュール群 ５８ 吸収液散布多孔管 ５９ 配管 ６１ 液流下ガイド DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Matrix structure 2 Flow path 2a, 2b, 2c Flow path opening part 3, 5 Thin plate 4 Flow path 6 Liquid collection groove 11 First protrusion 12, 13 Second protrusion 14 Projection 21, 22 Wall surface 31 Inlet part 32 Outlet part 41 Heat exchanger unit main body 42a Inlet cover 42b Outlet cover 51 Turbine 52 First stage condenser 53 Large-scale heat exchanger unit 54 Condensate transfer pump 54a Liquid communication path 55, 56, 57 Module group 58 Absorbing liquid dispersion perforated pipe 59 Piping 61 Liquid down guide

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】気液混合系統を含む少なくとも２系統の貫
通流路が内部に形成されたマトリクス構造体からなるマ
トリクス型熱交換器において、 マトリクス構造体表面であって気液混合系統の貫通流路
の開口部を横切る部分に、液体捕集用の液体捕集溝を設
けたことを特徴とするマトリクス型熱交換器。1. A matrix heat exchanger comprising a matrix structure having at least two systems of through-flow paths including a gas-liquid mixing system formed therein, wherein the through-flow of the gas-liquid mixing system is on the surface of the matrix structure. A matrix heat exchanger, wherein a liquid collecting groove for collecting liquid is provided in a portion crossing an opening of a passage. 【請求項２】気液混合系統の貫通流路は複数の開口部を
有し、 液体捕集溝を有する第１の流路開口部と、液体捕集溝を
有しない第２の流路開口部とをマトリクス構造体表面に
交互に配列するとともに、互いに隣り合う流路開口部が
マトリクス構造体表面から所定の深さの位置で合流され
るようにしたことを特徴とする請求項１記載のマトリク
ス型熱交換器。2. A through flow path of a gas-liquid mixing system having a plurality of openings, a first flow path opening having a liquid collecting groove, and a second flow path opening having no liquid collecting groove. 2. The method according to claim 1, wherein the first and second portions are alternately arranged on the surface of the matrix structure, and the flow path openings adjacent to each other are merged at a predetermined depth from the surface of the matrix structure. Matrix heat exchanger. 【請求項３】気液混合系統の貫通流路は複数の開口部を
有し、 液体捕集溝を有する第１の流路開口部と、液体捕集溝を
有しない第２の流路開口部とを、第１の流路開口部に対
して一対の第２の流路開口部が挟み込むようにマトリク
ス構造体表面に配列し、これら第１の流路開口部と一対
の第２の流路開口部とがマトリクス構造体表面から所定
の深さの位置で合流されるようにしたことを特徴とする
請求項１記載のマトリクス型熱交換器。3. A through flow path of a gas-liquid mixing system having a plurality of openings, a first flow path opening having a liquid collecting groove, and a second flow path opening having no liquid collecting groove. Are arranged on the surface of the matrix structure such that the pair of second flow path openings are sandwiched between the first flow path openings, and the first flow path openings and the pair of second flow paths are arranged. 2. The matrix type heat exchanger according to claim 1, wherein the passage opening is joined at a predetermined depth from the surface of the matrix structure. 【請求項４】気液混合系統の貫通流路中であって第１の
流路開口部と第２の流路開口部とが合流される点よりも
下流側に、流路を制限する突起を設けたことを特徴とす
る請求項２または３記載のマトリクス型熱交換器。4. A projection for restricting a flow path in a through flow path of a gas-liquid mixing system, downstream of a point where the first flow path opening and the second flow path opening are merged. The matrix type heat exchanger according to claim 2 or 3, further comprising: 【請求項５】気液混合系統の貫通流路中であって第１の
流路開口部と第２の流路開口部とが合流される点よりも
下流側に、流路を分割する壁面を設けたことを特徴とす
る請求項２ないし４のいずれかに記載のマトリクス型熱
交換器。5. A wall dividing a flow path in a through flow path of a gas-liquid mixing system, downstream of a point where the first flow path opening and the second flow path opening are merged. The matrix heat exchanger according to any one of claims 2 to 4, further comprising: 【請求項６】気液混合系統を含む少なくとも２系統の貫
通流路が内部に形成されたマトリクス構造体を複数配置
してなるマトリクス型熱交換器において、 各マトリクス構造体表面であって気液混合系統の貫通流
路の開口部を横切る部分に、液体捕集用の液体捕集溝を
設け、 各マトリクス構造体は少なくとも１系統の貫通流路の入
口側および出口側を一致させて配置され、この一致させ
て配置された複数のマトリクス構造体の入口側および出
口側に、各マトリクス構造体の貫通流路を束ねるための
入口カバーおよび出口カバーを設けたことを特徴とする
マトリクス型熱交換器。6. A matrix type heat exchanger comprising a plurality of matrix structures in which at least two through-flow channels including a gas-liquid mixing system are formed. A liquid collecting groove for collecting liquid is provided in a portion crossing the opening of the through flow path of the mixing system, and each matrix structure is arranged so that the inlet side and the outlet side of at least one system of the through flow path coincide with each other. A matrix-type heat exchange, wherein an inlet cover and an outlet cover for bundling through passages of the respective matrix structures are provided on the inlet side and the outlet side of the plurality of matrix structures arranged in alignment with each other. vessel. 【請求項７】各マトリクス構造体内において、貫通流路
が直線的に構成されていることを特徴とする請求項１な
いし６のいずれかに記載のマトリクス型熱交換器。7. The matrix type heat exchanger according to claim 1, wherein the through flow path is formed linearly in each matrix structure. 【請求項８】各マトリクス構造体内において、貫通流路
が途中で折り返されるように構成されていることを特徴
とする請求項１ないし６のいずれかに記載のマトリクス
型熱交換器。8. The matrix heat exchanger according to claim 1, wherein a through flow path is folded back halfway in each matrix structure. 【請求項９】複数のマトリクス構造体が碁盤目状または
菱形状に配置されていることを特徴とする請求項６ない
し８のいずれかに記載のマトリクス型熱交換器。9. The matrix type heat exchanger according to claim 6, wherein the plurality of matrix structures are arranged in a grid pattern or a diamond shape. 【請求項１０】マトリクス構造体の下面に、液が所定の
長さまで連続体を保ちながら流下されるようにするため
の液流下ガイドを設けたことを特徴とする請求項１ない
し９のいずれかに記載のマトリクス型熱交換器。10. A liquid flow-down guide provided on a lower surface of the matrix structure so that a liquid flows down to a predetermined length while maintaining a continuous body. 5. The matrix heat exchanger according to 1. 【請求項１１】液流下ガイドが、マトリクス構造体の下
面の互いに隣り合う流路開口部間の略中間位置に形成さ
れ、鉛直下方に伸びる先端の鋭利な棒状や板状、錘状等
の突起物であることを特徴とする請求項１０記載のマト
リクス型熱交換器。11. A liquid flow-down guide is formed at a substantially intermediate position between adjacent flow path openings on the lower surface of the matrix structure, and has a sharp rod-shaped, plate-shaped, or weight-shaped protrusion extending vertically downward. The matrix heat exchanger according to claim 10, wherein the heat exchanger is a material. 【請求項１２】突起物が、鉛直方向に伸びる凹面部分を
有していることを特徴とする請求項１１記載のマトリク
ス型熱交換器。12. The matrix heat exchanger according to claim 11, wherein the projection has a concave portion extending in a vertical direction. 【請求項１３】請求項１ないし１２のいずれかに記載の
マトリクス型熱交換器を複数配置してなるマトリクス型
熱交換器組合体において、 マトリクス型熱交換器間に複数の連通路が設けられ、こ
の連通路が液体用連通路と気体用連通路とからなり、液
体用連通路に移送ポンプを取り付けたことを特徴とする
マトリクス型熱交換器組合体。13. A matrix heat exchanger assembly comprising a plurality of matrix heat exchangers according to any one of claims 1 to 12, wherein a plurality of communication paths are provided between the matrix heat exchangers. A matrix-type heat exchanger assembly characterized in that the communication path comprises a liquid communication path and a gas communication path, and a transfer pump is attached to the liquid communication path. 【請求項１４】薄板の表面にプレス加工により貫通流路
用の溝を形成する工程と、 この薄板の一辺の部分にプレス加工により液体捕集溝用
の切り欠きを入れる工程と、 この薄板の液体捕集溝用の切り欠きを入れた辺と相対す
る他の辺に、液体捕集溝用の切り欠きと異なる形状の液
流下ガイド用の切り欠きを入れる工程と、 このようにして形成された薄板を複数貼り合わせること
により、マトリクス構造体からなるマトリクス型熱交換
器を製造する工程と、 を備えたことを特徴とするマトリクス型熱交換器の製造
方法。14. A step of forming a groove for a through channel on a surface of a thin plate by pressing, a step of forming a notch for a liquid collecting groove on one side of the thin plate by pressing, and Forming a notch for a liquid flow-down guide having a shape different from that of the notch for the liquid collecting groove on the other side opposite to the side having the notch for the liquid collecting groove; A method of manufacturing a matrix-type heat exchanger comprising a matrix structure by bonding a plurality of thin plates together.