(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023184245
(43)【公開日】2023-12-28
(54)【発明の名称】熱交換器
(51)【国際特許分類】
F28D 7/08 20060101AFI20231221BHJP
F28F 13/08 20060101ALI20231221BHJP
【ＦＩ】
F28D7/08
F28F13/08
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022098287
(22)【出願日】2022-06-17
(71)【出願人】
【識別番号】000175272
【氏名又は名称】三浦工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】清水 翔太
(72)【発明者】
【氏名】山田 将之
(72)【発明者】
【氏名】角 宗司
(72)【発明者】
【氏名】八木 義隆
(72)【発明者】
【氏名】片川 健一
(72)【発明者】
【氏名】淺村 仁志
【テーマコード（参考）】
3L103
【Ｆターム（参考）】
3L103AA36
3L103BB43
3L103CC02
(57)【要約】
【課題】熱交換効率が高く、凝縮液が円滑に排出される熱交換器を提供すること。
【解決手段】凝縮性成分を含有する高温ガスＦａと低温流体Ｆｂとの熱交換器１Ａは、三重周期極小曲面に沿う伝熱壁１０によって隔てられた、高温ガスＦａが流れる第１流路７と、低温流体Ｆｂが流れる第２流路８と、を有する流路構造体９からなる熱交換コア２を備える。熱交換コア２は、第１流路７における高温ガスＦａの流通が下降流となるように配置される。
【選択図】図１
【解決手段】凝縮性成分を含有する高温ガスＦａと低温流体Ｆｂとの熱交換器１Ａは、三重周期極小曲面に沿う伝熱壁１０によって隔てられた、高温ガスＦａが流れる第１流路７と、低温流体Ｆｂが流れる第２流路８と、を有する流路構造体９からなる熱交換コア２を備える。熱交換コア２は、第１流路７における高温ガスＦａの流通が下降流となるように配置される。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
凝縮性成分を含有する高温ガスと低温流体との熱交換器であって、
三重周期極小曲面に沿う伝熱壁によって隔てられた、前記高温ガスが流れる第１流路と、前記低温流体が流れる第２流路と、を有する流路構造体からなる熱交換コアを備え、
前記熱交換コアは、前記第１流路における前記高温ガスの流通が下降流となるように配置される、
熱交換器。
三重周期極小曲面に沿う伝熱壁によって隔てられた、前記高温ガスが流れる第１流路と、前記低温流体が流れる第２流路と、を有する流路構造体からなる熱交換コアを備え、
前記熱交換コアは、前記第１流路における前記高温ガスの流通が下降流となるように配置される、
熱交換器。
【請求項2】
前記第１流路は、伝熱面密度が上流側から下流側に向かって小さくなるように形成され、
前記伝熱面密度は、前記流路構造体の単位見掛け体積当たりの前記伝熱壁の表面積の合計、又は前記流路構造体の単位水平断面積当たりの前記伝熱壁の濡れ縁長さの合計として定義される、
請求項１に記載の熱交換器。
前記伝熱面密度は、前記流路構造体の単位見掛け体積当たりの前記伝熱壁の表面積の合計、又は前記流路構造体の単位水平断面積当たりの前記伝熱壁の濡れ縁長さの合計として定義される、
請求項１に記載の熱交換器。
【請求項3】
前記第１流路は、凝縮性成分の非凝縮領域と凝縮領域とを含み、かつ前記非凝縮領域の伝熱壁及び流路空間内の一方又は両方に伝熱面積拡大要素を備える、
請求項１又は請求項２に記載の熱交換器。
請求項１又は請求項２に記載の熱交換器。
【請求項4】
前記第１流路は、凝縮性成分の非凝縮領域と凝縮領域とを含み、
前記第２流路は、前記非凝縮領域及び前記凝縮領域の少なくとも一方に対応する熱交換領域の伝熱壁及び流路空間内の一方又は両方に伝熱面積拡大要素を備える、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の熱交換器。
前記第２流路は、前記非凝縮領域及び前記凝縮領域の少なくとも一方に対応する熱交換領域の伝熱壁及び流路空間内の一方又は両方に伝熱面積拡大要素を備える、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、熱交換器に関する。
【背景技術】
【0002】
熱交換器に係る技術分野において、特許文献１に開示されているような、プレート式熱交換器が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００２－１０７０８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
冷凍サイクルにおける冷媒ガス凝縮器や固体酸化物形燃料電池システムにおけるアノードオフガス凝縮器にプレート式熱交換器を用いる場合、伝熱プレート間の狭い流路において凝縮液が生成すると、この凝縮液が円滑に排出されず、圧力損失が増大することがある。特に、酸化性物質を含むような凝縮液が内部に滞留すると、伝熱プレートの接合部等が腐食する懸念がある。凝縮液が円滑に排出されるようにプレート式熱交換器の流路断面積を大きく設計すると、熱交換効率が低下してしまう。
【0005】
本開示は、熱交換効率が高く、凝縮液が円滑に排出される熱交換器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示に従えば、凝縮性成分を含有する高温ガスと低温流体との熱交換器であって、三重周期極小曲面に沿う伝熱壁によって隔てられた、高温ガスが流れる第１流路と、低温流体が流れる第２流路と、を有する流路構造体からなる熱交換コアを備え、熱交換コアは、第１流路における高温ガスの流通が下降流となるように配置される、熱交換器が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、本開示に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本開示は実施形態に限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。
【0009】
実施形態においては、３次元直交座標系を設定し、３次元直交座標系を参照しながら各部の位置関係について説明する。水平面内のＸ軸に平行な方向をＸ軸方向とする。水平面内においてＸ軸と直交するＹ軸に平行な方向をＹ軸方向とする。Ｘ軸及びＹ軸のそれぞれと直交するＺ軸に平行な方向をＺ軸方向とする。Ｘ軸方向は、前後方向である。Ｙ軸方向は、左右方向である。Ｚ軸方向は、上下方向である。＋Ｘ方向は、前方である。－Ｘ方向は、後方である。＋Ｙ方向は、左方である。－Ｙ方向は、右方である。＋Ｚ方向は、上方である。－Ｚ方向は、下方である。
【0010】
［第１実施形態］
第１実施形態について説明する。
第１実施形態について説明する。
【0011】
図１は、本実施形態に係る熱交換器１Ａを模式的に示す図である。熱交換器１Ａは、凝縮性成分を含有する高温ガスＦａと低温流体Ｆｂとを熱交換する。熱交換器１Ａは、例えばヒートポンプ式温水器の凝縮器として使用される。
【0012】
図１に示すように、熱交換器１Ａは、熱交換コア２と、上部ヘッダ３と、下部ヘッダ４と、左部ヘッダ５と、右部ヘッダ６とを備える。
【0013】
熱交換コア２は、高温ガスＦａが流れる第１流路７と、低温流体Ｆｂが流れる第２流路８とを有する流路構造体９からなる。流路構造体９は、第１流路７と第２流路８とを隔てる伝熱壁１０を有する。伝熱壁１０は、三重周期極小曲面に沿うように形成される。第１流路７と第２流路８とは、三重周期極小曲面に沿う伝熱壁１０によって隔てられる。第１流路７を流れる高温ガスＦａと第２流路８を流れる低温流体Ｆｂとは、伝熱壁１０を介して熱交換する。
【0014】
第１流路７の流入口７Ａは、流路構造体９の上端部に設けられる。第１流路７の流出口７Ｂは、流路構造体９の下端部に設けられる。
【0015】
第２流路８の流入口８Ａは、流路構造体９の左下端部に設けられる。第２流路８の流出口８Ｂは、流路構造体９の右上端部に設けられる。
【0016】
上部ヘッダ３は、流路構造体９の上端部よりも上方に配置される。上部ヘッダ３に供給管１１が接続される。
【0017】
下部ヘッダ４は、流路構造体９の下端部よりも下方に配置される。下部ヘッダ４に排出管１２が接続される。
【0018】
左部ヘッダ５は、流路構造体９の左端部よりも左方に配置される。左部ヘッダ５に供給管１３が接続される。
【0019】
右部ヘッダ６は、流路構造体９の右端部よりも右方に配置される。右部ヘッダ６に排出管１４が接続される。
【0020】
高温ガスＦａは、供給管１１及び上部ヘッダ３を介して第１流路７の流入口７Ａに供給される。流入口７Ａに流入した高温ガスＦａは、第１流路７を流れる。
【0021】
低温流体Ｆｂは、供給管１３及び左部ヘッダ５を介して第２流路８の流入口８Ａに供給される。流入口８Ａに流入した低温流体Ｆｂは、第２流路８を流れる。
【0022】
第１流路７を流れる高温ガスＦａと第２流路８を流れる低温流体Ｆｂとは、伝熱壁１０を介して熱交換する。高温ガスＦａは、低温流体Ｆｂと熱交換することにより凝縮性成分が凝縮され、凝縮液Ｆｃに変化する。低温流体Ｆｂは、高温ガスＦａと熱交換することにより温度上昇し、高温流体Ｆｄに変化する。
【0023】
本実施形態において、高温ガスＦａは、過熱ガスであるガス冷媒である。低温流体Ｆｂは、常温水である給水である。凝縮液Ｆｃは、過冷却液である液冷媒である。高温流体Ｆｄは、加熱された温水である。なお、ヒートポンプ式温水器に好適な冷媒としては、ハイドロフルオロカーボン系冷媒（Ｒ－１３４ａ、Ｒ－３２等）や自然冷媒（Ｒ－７４４等）が例示される。
【0024】
凝縮液Ｆｃは、第１流路７の流出口７Ｂから流出する。第１流路７の流出口７Ｂから流出した凝縮液Ｆｃは、下部ヘッダ４及び排出管１２を介して熱交換コア２の外部に排出される。
【0025】
高温流体Ｆｄは、第２流路８の流出口８Ｂから流出する。第２流路８の流出口８Ｂから流出した高温流体Ｆｄは、右部ヘッダ６及び排出管１４を介して熱交換コア２の外部に排出される。
【0026】
図２は、本実施形態に係る流路構造体９の一部を模式的に示す図である。流路構造体９は、三重周期極小曲面に沿う伝熱壁１０を有する。三重周期極小曲面とは、３次元空間に与えられた閉曲線を境界に持つ曲面のなかで面積が極小である曲面をいう。三重周期極小曲面として、シェーンのジャイロイド曲面（Ｇ曲面）、シュワルツのＤ曲面、又はシェーンのＩ－ＷＰ曲面が例示される。本実施形態において、伝熱壁１０は、ジャイロイド曲面に沿うように形成される。
【0027】
ジャイロイド曲面は、異なる３つ方向に無限に連結可能であり、空間を二つの領域に分ける極小曲面である。本実施形態において、ジャイロイド曲面は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向のそれぞれに無限に連結可能である。
【0028】
ジャイロイド曲面は、与えられた境界条件下で面積が最小となり、積分されることで曲率がゼロとなる曲面である。ジャイロイド曲面は、以下の（１）式に示す三角関数を用いた近似式により表される。
【0029】
ｓｉｎｘ・ｃｏｓｙ＋ｓｉｎｙ・ｃｏｓｚ＋ｓｉｎｚ・ｃｏｓｘ＝０ …（１）
【0030】
伝熱壁１０は、（１）式により表される仮想的な曲面を中心とし、その曲面の法線方向における厚さが実質的に均一な壁である。流路構造体９において、第１流路７の内面（伝熱面）の総面積と第２流路８の内面（伝熱面）の総面積とは、実質的に等しい。
【0031】
第１流路７と第２流路８とは、伝熱壁１０によって隔てられる。第１流路７の流入口７Ａは、第１流路７の第１の開口端により構成される。第１流路７の流出口７Ｂは、第１流路７の第２の開口端により構成される。第２流路８の流入口８Ａは、第２流路８の第１の開口端により構成される。第２流路８の流出口８Ｂは、第２流路８の第２の開口端により構成される。
【0032】
本実施形態において、流路構造体９の外形は、実質的に直方体である。すなわち、流路構造体９の水平断面積は、上流側から下流側に向かって実質的に一定である。
【0033】
図１に模式的に示すように、第１流路７は、伝熱面密度が上流側から下流側に向かって小さくなるように形成される。伝熱面密度は、流路構造体９の単位見掛け体積当たりの伝熱壁１０の表面積の合計、又は流路構造体９の単位水平断面積当たりの伝熱壁１０の濡れ縁長さの合計として定義される。伝熱面密度の単位は、［ｍ２／ｍ３］又は［ｍ／ｍ２］である。流路構造体９の単位見掛け体積とは、流路構造体９の空隙（第１流路７及び第２流路８）と物体（伝熱壁１０）との両方を含む体積をいう。流路構造体９の単位見掛け体積とは、例えば、図２の外形線Ａで示す空間の体積をいう。濡れ縁長さとは、流体が固体壁面と接する断面の周囲長さをいう。
【0034】
本実施形態において、流路構造体９は、第１の伝熱面密度の第１部分９Ａと、第１の伝熱面密度よりも小さい第２の伝熱面密度の第２部分９Ｂとを含む。第２部分９Ｂは、第１部分９Ａよりも下方に配置される。第１部分９Ａは、第１流路７の流入口７Ａを含む。第２部分９Ｂは、第１流路７の流出口７Ｂを含む。第２部分９Ｂは、第１部分９Ａよりも空隙（第１流路７及び第２流路８）が拡大されており、物体（Ｇ曲面に沿う伝熱壁１０）の空間構造が粗な部分である。なお、第１流路７の伝熱面密度は、本実施形態のように２つの部分に区分けする場合に限らず、３つ以上の連続する部分に区分けしてもよい。
【0035】
第１流路７は、高温ガスＦａの凝縮性成分の非凝縮領域と凝縮領域とを含む。第１流路７の非凝縮領域とは、高温ガスＦａの凝縮性成分（冷媒成分）が凝縮される前の高温ガスＦａが流れる領域をいう。第１流路７の凝縮領域とは、凝縮性成分が凝縮された後の高温ガスＦａが流れる領域をいう。すなわち、第１流路７の非凝縮領域とは、高温ガスＦａが単相で流れる領域をいう。第１流路７の凝縮領域とは、高温ガスＦａと凝縮液Ｆｃが二相で、又は凝縮液Ｆｃが単相で流れる領域をいう。第１流路７の非凝縮領域は、第１流路７の流入口７Ａを含む。第１流路７の凝縮領域は、第１流路７の流出口７Ｂを含む。
【0036】
本実施形態において、第１部分９Ａは、第１流路７の非凝縮領域を含む。第２部分９Ｂは、第１流路７の凝縮領域を含む。本実施形態においては、伝熱面密度が小さい第２部分９Ｂにおいて高温ガスＦａの凝縮性成分が凝縮するように、流路構造体９が設計される。
【0037】
図３は、本実施形態に係る高温ガスＦａ及び低温流体Ｆｂの流通方向を模式的に示す図である。図３に示すように、熱交換コア２は、第１流路７における高温ガスＦａの流通が下降流になるように配置される。流路構造体９の上端部の流入口７Ａに流入した高温ガスＦａは、下方に向かって第１流路７を流通する。第１流路７を流通することによって、高温ガスＦａの全量が凝縮液Ｆｃに変化する。凝縮液Ｆｃは、流路構造体９の下端部の流出口７Ｂから流出する。
【0038】
熱交換コア２は、第２流路８における低温流体Ｆｂの流通が上昇流になるように配置される。流路構造体９の左下端部の流入口８Ａに流入した低温流体Ｆｂは、右上方に向かって第２流路８を流通する。第２流路８を流通することによって、低温流体Ｆｂは、高温流体Ｆｄに変化する。高温流体Ｆｄは、流路構造体９の右上端部の流出口８Ｂから流出する。
【0039】
以上説明したように、本実施形態によれば、熱交換コア２が、三重周期極小曲面に沿う伝熱壁１０によって隔てられた、高温ガスＦａが流れる第１流路７と、低温流体Ｆｂが流れる第２流路８とを有する流路構造体９からなる。これにより、高温ガスＦａと低温流体Ｆｂとは、それぞれが迷路のような入り組んだ流路を流通しながら熱交換するので、高い熱交換効率が実現される。また、熱交換コア２は、第１流路７における高温ガスＦａの流通が下降流となるように配置される。これにより、高温ガスＦａに含有される凝縮性成分が凝縮して凝縮液Ｆｃが生成された場合、凝縮液Ｆｃは、重力の作用により熱交換コア２から円滑に排出される。
【0040】
第１流路７は、伝熱面密度が上流側から下流側に向かって小さくなるように形成される。すなわち、流路構造体９の上流側から下流側に向かって、流路部分が占める割合が大きくなる。換言すれば、流路構造体９の上流側から下流側に向かって、空隙（第１流路７及び第２流路８）が拡大し、物体（Ｇ曲面に沿う伝熱壁１０）の空間構造が粗になる。これにより、高温ガスＦａに含有される凝縮性成分が凝縮して凝縮液Ｆｃが生成された場合、凝縮液Ｆｃは、第１流路７から円滑に排出される。
【0041】
［第２実施形態］
第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、その構成要素の説明を簡略又は省略する。
第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、その構成要素の説明を簡略又は省略する。
【0042】
図４は、本実施形態に係る熱交換器１Ｂを模式的に示す図である。熱交換器１Ｂは、凝縮性成分を含有する高温ガスＦａと低温流体Ｆｂとを熱交換する。熱交換器１Ｂは、例えばヒートポンプ式空調機の凝縮器として使用される。ヒートポンプ式空調機において、暖房運転時の室内機が凝縮器を含む。
【0043】
本実施形態において、熱交換器１Ｂは、吸気フード１５と、送気フード１６と、ファン１７とを有する。
【0044】
本実施形態において、第２流路８の流入口８Ａは、流路構造体９の左端部に設けられる。第２流路８の流出口８Ｂは、流路構造体９の右端部に設けられる。
【0045】
吸気フード１５は、流路構造体９の左端部よりも左方に配置される。第２流路８の流入口８Ａは、吸気フード１５を介して大気開放される。
【0046】
送気フード１６は、流路構造体９の右端部よりも右方に配置される。第２流路８の流出口８Ｂは、送気フード１６を介して大気開放される。
【0047】
上述の実施形態と同様、高温ガスＦａは、過熱ガスであるガス冷媒である。凝縮液Ｆｃは、過冷却液である液冷媒である。
【0048】
本実施形態において、低温流体Ｆｂは、室内空気である。高温流体Ｆｄは、温風である。
【0049】
ファン１７は、吸気フード１５の内側の空間に面するように配置される。ファン１７は、吸気フード１５を介して室内空気が流入口８Ａに供給されるように回転する。低温流体Ｆｂは、吸気フード１５を介して第２流路８の流入口８Ａに供給される。流入口８Ａに流入した低温流体Ｆｂは、第２流路８を流れる。低温流体Ｆｂは、高温ガスＦａと熱交換することにより温度上昇し、高温流体Ｆｄに変化する。高温流体Ｆｄは、第２流路８の流出口８Ｂから流出する。第２流路８の流出口８Ｂから流出した高温流体Ｆｄは、送気フード１６を介して熱交換コア２の外部に排出される。
【0050】
熱交換コア２は、第１流路７における高温ガスＦａの流通が下降流になるように配置される。熱交換コア２は、第２流路８における低温流体Ｆｂの流通が水平流になるように配置される。流路構造体９の左端部の流入口８Ａに流入した低温流体Ｆｂは、右方に向かって第２流路８を流通する。第２流路８を流通することによって、低温流体Ｆｂは、高温流体Ｆｄに変化する。高温流体Ｆｄは、流路構造体９の右端部の流出口８Ｂから流出する。
【0051】
以上説明したように、本実施形態においても、高温ガスＦａと低温流体Ｆｂとは、それぞれが迷路のような入り組んだ流路を流通しながら熱交換するので、高い熱交換効率が実現される。また、高温ガスＦａに含有される凝縮性成分が凝縮して凝縮液Ｆｃが生成された場合、凝縮液Ｆｃは、重力の作用により熱交換コア２から円滑に排出される。
【0052】
［第３実施形態］
第３実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、その構成要素の説明を簡略又は省略する。
第３実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、その構成要素の説明を簡略又は省略する。
【0053】
図５は、本実施形態に係る熱交換器１Ｃを模式的に示す図である。熱交換器１Ｃは、凝縮性成分を含有する高温ガスＦａと低温流体Ｆｂとを熱交換する。熱交換器１Ｃは、例えば固体酸化物形燃料電池のアノードオフガス凝縮器として使用される。アノードオフガスは、セルスタック内部での水素と酸素の発電反応によって生成した水蒸気と未利用水素を含む。熱交換器１Ｃは、未利用水素を含む再生ガスの分離と炭化水素燃料の水蒸気改質に使用する凝縮水の回収とを行うことができる。
【0054】
上述の第１実施形態と同様、熱交換器１Ｃは、上部ヘッダ３と、下部ヘッダ４と、左部ヘッダ５と、右部ヘッダ６とを有する。
【0055】
第１流路７の流入口７Ａは、流路構造体９の上端部に設けられる。第１流路７の流出口７Ｂは、流路構造体９の下端部に設けられる。
【0056】
第２流路８の流入口８Ａは、流路構造体９の左下端部に設けられる。第２流路８の流出口８Ｂは、流路構造体９の右上端部に設けられる。
【0057】
高温ガスＦａは、供給管１１及び上部ヘッダ３を介して第１流路７の流入口７Ａに供給される。流入口７Ａに流入した高温ガスＦａは、第１流路７を流れる。
【0058】
低温流体Ｆｂは、供給管１３及び左部ヘッダ５を介して第２流路８の流入口８Ａに供給される。流入口８Ａに流入した低温流体Ｆｂは、第２流路８を流れる。
【0059】
第１流路７を流れる高温ガスＦａと第２流路８を流れる低温流体Ｆｂとは、伝熱壁１０を介して熱交換する。高温ガスＦａは、低温流体Ｆｂと熱交換することにより凝縮性成分が凝縮され、凝縮液Ｆｃに変化する。低温流体Ｆｂは、高温ガスＦａと熱交換することにより温度上昇し、高温流体Ｆｄに変化する。
【0060】
本実施形態において、高温ガスＦａは、水蒸気を含む湿りガスである。低温流体Ｆｂは、常温水である。凝縮液Ｆｃは、凝縮水である。高温流体Ｆｄは、高温水である。
【0061】
凝縮液Ｆｃは、第１流路７の流出口７Ｂから流出する。第１流路７の流出口７Ｂから流出した凝縮液Ｆｃは、下部ヘッダ４及び排出管１２を介して熱交換コア２の外部に排出される。
【0062】
高温流体Ｆｄは、第２流路８の流出口８Ｂから流出する。第２流路８の流出口８Ｂから流出した高温流体Ｆｄは、右部ヘッダ６及び排出管１４を介して熱交換コア２の外部に排出される。
【0063】
本実施形態において、第１流路７の流出口７Ｂから水蒸気凝縮後の乾きガスＦｅが流出する。下部ヘッダ４に排気管１８が接続される。第１流路７の流出口７Ｂから流出した乾きガスＦｅは、下部ヘッダ４及び排気管１８を介して熱交換コア２の外側に排出される。
【0064】
上述の第１実施形態と同様、熱交換コア２は、第１流路７における高温ガスＦａの流通が下降流になるように配置される。熱交換コア２は、第２流路８における低温流体Ｆｂの流通が上昇流になるように配置される。
【0065】
以上説明したように、本実施形態においても、高温ガスＦａと低温流体Ｆｂとは、それぞれが迷路のような入り組んだ流路を流通しながら熱交換するので、高い熱交換効率が実現される。また、高温ガスＦａに含有される凝縮性成分が凝縮して凝縮液Ｆｃが生成された場合、凝縮液Ｆｃは、重力の作用により熱交換コア２から円滑に排出される。
【0066】
［第４実施形態］
第４実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、その構成要素の説明を簡略又は省略する。
第４実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、その構成要素の説明を簡略又は省略する。
【0067】
図６及び図７のそれぞれは、本実施形態に係る第１流路７の非凝縮領域に面する伝熱壁１０を拡大した図である。図６及び図７に示すように、第１流路７は、非凝縮性領域の伝熱壁１０に伝熱面積拡大要素１９を備えてもよい。図６に示す例において、伝熱面積拡大要素１９は、第１流路７の非凝縮領域に面する伝熱壁１０に設けられた突起部１９Ａを含む。突起部１９Ａとしてフィンが例示される。図７に示す例において、伝熱面積拡大要素１９は、第１流路７の非凝縮領域に面する伝熱壁１０に設けられた凹面１９Ｂを含む。例えば伝熱壁１０の表面がディンプル加工されることにより、伝熱壁１０に凹面１９Ｂが設けられてもよい。
【0068】
図８は、本実施形態に係る第１流路７の非凝縮領域に面する伝熱壁１０を拡大した図である。図８に示すように、第１流路７は、非凝縮性領域の流路空間内に伝熱面積拡大要素１９を備えてもよい。図８に示す例において、伝熱面積拡大要素１９は、第１流路７の流路空間内に配置された金属繊維物１９Ｃを含む。金属繊維物１９Ｃとして、スチールウールが例示される。なお、伝熱面積拡大要素１９として、第１流路７の流路空間内に、三重周期極小曲面の構造物が配置されてもよい。このような態様としては、例えばジャイロイドを入れ子に組み合わせたダブルジャイロイド構造が例示される。
【0069】
第１流路７の非凝縮性領域に伝熱面積拡大要素１９が設けられることにより、第１流路７を流れる高温ガスＦａと第２流路８を流れる低温流体Ｆｂとの熱交換が促進される。ガスの比熱は、液体の比熱よりも低い。すなわち、ガスは、液体よりも伝熱し難い。第１流路７の非凝縮性領域に伝熱面積拡大要素１９が設けられることにより、第１流路７を流れる高温ガスＦａと第２流路８を流れる低温流体Ｆｂとの熱交換が促進される。
【0070】
なお、伝熱面積拡大要素１９が第１流路７の凝縮領域に設けられた場合、凝縮液Ｆｃによる圧力損失が増大して、凝縮液Ｆｃが第１流路７から排出され難くなる可能性がある。そのため、伝熱面積拡大要素１９は、第１流路７の凝縮領域には設けられないことが好ましい。
【0071】
伝熱面積拡大要素１９は、第２流路８に面する伝熱壁１０の少なくとも一部に設けられてもよい。第２流路８は、第１流路７の非凝縮領域に対応する熱交換領域の伝熱壁１０に伝熱面積拡大要素１９を備えてもよい。第２流路８は、第１流路７の凝縮領域に対応する熱交換領域の伝熱壁１０に伝熱面積拡大要素１９を備えてもよい。第２流路８は、第１流路７の非凝縮領域に対応する熱交換領域の流路空間内に伝熱面積拡大要素１９を備えてもよい。第２流路８は、第１流路７の凝縮領域に対応する熱交換領域の流路空間内に伝熱面積拡大要素１９を備えてもよい。
【0072】
第１流路７の非凝縮領域に対応する第２流路８の熱交換領域とは、伝熱壁１０の一方の面が第１流路７の非凝縮領域に面する場合、その一方の面の真裏の第２流路８に面する伝熱壁１０の他方の面をいう。第１流路７の凝縮領域に対応する第２流路８の熱交換領域とは、伝熱壁１０の一方の面が第１流路７の凝縮領域に面する場合、その一方の面の真裏の第２流路８に面する伝熱壁１０の他方の面をいう。
【0073】
図９は、本実施形態に係る伝熱面積拡大要素１９の設置部位を説明するための表である。図９に示すように、第１流路７においては、非凝縮領域に伝熱面積拡大要素１９を設置することができ、凝縮領域には伝熱面積拡大要素１９を設置しないことが好ましい。第２流路８においては、第１流路７の非凝縮領域に対応する熱交換領域に伝熱面積拡大要素１９を設置することができ、第１流路７の凝縮領域に対応する熱交換領域に伝熱面積拡大要素１９を設置することができる。
【0074】
なお、伝熱面積拡大要素１９の表面積又は濡れ縁長さは、伝熱面密度の計算において、伝熱壁１０の表面積や濡れ縁長さに含まれない。
【0075】
［第５実施形態］
第５実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、その構成要素の説明を簡略又は省略する。
第５実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、その構成要素の説明を簡略又は省略する。
【0076】
図１０は、本実施形態に係る熱交換コア２０を模式的に示す図である。上述の実施形態において、流路構造体９の外形は、実質的に直方体であることとした。すなわち、流路構造体９の水平断面積は、上流側から下流側に向かって実質的に一定であることとした。図１０に示すように、熱交換コア２０の流路構造体９の外形は、上流側から下流側に向かって末広がり状でもよい。すなわち、流路構造体９の水平断面積が、上流側から下流側に向かって徐々に拡大してもよい。流路構造体９の外形は、円錐台、四角推台、又は六角推台のような推台状でもよい。図１０に示す例において、上述の実施形態と同様、第１流路７は、伝熱面密度が上流側（上側）から下流側（下側）に向かって小さくなるように形成される。
【0077】
［その他の実施形態］
上述の実施形態において、熱交換コア２は、流入口７Ａが設けられた流路構造体９の第１流入面、流入口８Ａが設けられた流路構造体９の第２流入面、流出口７Ｂが設けられた流路構造体９の第１流出面、及び流出口８Ｂが設けられた流路構造体９の第２流出面の少なくとも一つが箱体内部に開放されたシェル構造でもよい。
上述の実施形態において、熱交換コア２は、流入口７Ａが設けられた流路構造体９の第１流入面、流入口８Ａが設けられた流路構造体９の第２流入面、流出口７Ｂが設けられた流路構造体９の第１流出面、及び流出口８Ｂが設けられた流路構造体９の第２流出面の少なくとも一つが箱体内部に開放されたシェル構造でもよい。
【0078】
上述の実施形態において、熱交換コア２は、流出口７Ｂが設けられた流路構造体９の第１流出面が開放された状態で、気液分離タンクの気相部に取り付けられてもよい。
【符号の説明】
【0079】
１Ａ…熱交換器、１Ｂ…熱交換器、１Ｃ…熱交換器、２…熱交換コア、３…上部ヘッダ、４…下部ヘッダ、５…左部ヘッダ、６…右部ヘッダ、７…第１流路、７Ａ…流入口、７Ｂ…流出口、８…第２流路、８Ａ…流入口、８Ｂ…流出口、９…流路構造体、９Ａ…第１部分、９Ｂ…第２部分、１０…伝熱壁、１１…供給管、１２…排出管、１３…供給管、１４…排出管、１５…吸気フード、１６…送気フード、１７…ファン、１８…排気管、１９…伝熱面積拡大要素、１９Ａ…突起部、１９Ｂ…凹面、１９Ｃ…金属繊維物、２０…熱交換コア、Ａ…外形線、Ｆａ…高温ガス、Ｆｂ…低温流体、Ｆｃ…凝縮液、Ｆｄ…高温流体、Ｆｅ…乾きガス。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】