本発明は、温度の異なる二流体を隔てる有底筒体容器状の隔壁を備える熱交換器及びその製造方法に関する。The present invention relates to a heat exchanger equipped with a partition wall in the shape of a cylindrical container with a bottom that separates two fluids at different temperatures, and a method for manufacturing the same.
従来、温度の異なる二流体の間で熱を受け渡す装置として、種々の伝熱方式を用いた熱交換器が普及している。表面式（隔壁式）の熱交換器では、隔壁で仕切られた２つの空間を二流体がそれぞれ流動し、隔壁を介した伝熱等によって二流体間の熱交換がなされる。Heat exchangers using various heat transfer methods have traditionally been widely used as devices for transferring heat between two fluids of different temperatures. In surface-type (partition-wall) heat exchangers, two fluids flow through two spaces separated by a partition, and heat exchange between the two fluids occurs through heat transfer via the partition.
近年、より多くの人々が手ごろで信頼でき、持続可能且つ先進的なエネルギーへのアクセスを確保できるようにするため、エネルギーの効率化に貢献する研究開発が盛んに行われている。熱交換器では、エネルギーの効率化に貢献すべく、熱交換効率の向上が求められており、熱交換効率の向上のために、伝熱面積を増大させることを目的として、隔壁にフィンが設けられた構成や、隔壁の伝熱面に細孔が設けられた構成などが採用されている。In recent years, there has been active research and development into energy efficiency, with the aim of ensuring that more people have access to affordable, reliable, sustainable, and advanced energy. To contribute to energy efficiency, there is a demand for improved heat exchange efficiency in heat exchangers. To improve heat exchange efficiency, structures such as those with fins on the partition walls or those with pores on the heat transfer surface of the partition walls are being adopted, with the aim of increasing the heat transfer area.
例えば、冷媒が循環する伝熱管と、その伝熱管と接触するフィンとを備え、当該フィンが、表面に微細な溝を有するフィン本体を備える熱交換器が知られている（特許文献１参照）。For example, a heat exchanger is known that includes heat transfer tubes through which a refrigerant circulates and fins that come into contact with the heat transfer tubes, with the fins having fin bodies with fine grooves on their surfaces (see Patent Document 1).
また例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる熱交換器であって、表面にアルミニウム陽極酸化皮膜が形成された金属フィンを備えるものが知られている（特許文献２参照）。For example, a heat exchanger made of aluminum or an aluminum alloy is known that has metal fins with an anodized aluminum coating formed on the surface (see Patent Document 2).
特許文献１及び特許文献２に記載の熱交換器において、熱交換効率を向上するためには、温度の異なる二流体を隔てる隔壁（伝熱管）とフィンとは、一体成形されていることが望ましい。一方、隔壁及びフィンの形状によっては、隔壁及びフィンを一体成形するためには、用いることができる金属材料に制約がある場合があり、熱交換効率の向上には限界があった。In the heat exchangers described in Patent Documents 1 and 2, in order to improve heat exchange efficiency, it is desirable that the partition walls (heat transfer tubes) separating the two fluids at different temperatures and the fins be integrally molded. However, depending on the shapes of the partition walls and fins, there may be restrictions on the metal materials that can be used to integrally mold the partition walls and fins, which limits the improvement in heat exchange efficiency.
本発明は、隔壁及びフィンを一体成形するために用いられる材料に制約がある場合でも、熱交換効率を向上させることが可能な熱交換器及びその製造方法を提供する。The present invention provides a heat exchanger and a manufacturing method thereof that can improve heat exchange efficiency even when there are restrictions on the materials used to integrally mold the partition walls and fins.
本発明は、
温度の異なる二流体を隔てる有底筒体容器状の隔壁を備える熱交換器であって、
前記隔壁は、筒形状を有する側周部と、前記側周部の一方の開口を閉塞するように形成された底部と、を有し、
前記隔壁の外面には、複数のフィンが、前記側周部の筒中心を中心とする周方向に並んで形成されており、
各前記フィンは、前記底部の外面に接続する基部を有し、
前記複数のフィンの前記基部は、いずれも前記底部の外面を前記側周部の前記筒中心を中心とする径方向に延在し、前記底部の外面において前記周方向に並んで形成されており、
前記周方向で隣り合う前記フィンの前記基部の間には、前記底部の外面に固定された板状部材が設けられており、
前記隔壁及び前記複数のフィンは、同一の材料で一体成形されており、
前記板状部材は、前記フィンの材料よりも高い放射率又は耐熱性を有する他の材料で形成されている。 The present invention provides
A heat exchanger having a partition wall in the form of a cylindrical container with a bottom that separates two fluids of different temperatures,
the partition wall has a cylindrical side peripheral portion and a bottom portion formed to close one opening of the side peripheral portion,
a plurality of fins are formed on an outer surface of the partition wall and are arranged in a circumferential direction around a cylinder center of the side peripheral portion,
Each of the fins has a base connected to an outer surface of the bottom portion;
The base portions of the plurality of fins all extend on the outer surface of the bottom portion in a radial direction centered on the cylindrical center of the side peripheral portion, and are formed side by side in the circumferential direction on the outer surface of the bottom portion,
a plate-like member fixed to an outer surface of the bottom portion is provided between the base portions of the fins adjacent to each other in the circumferential direction,
the partition wall and the plurality of fins are integrally molded from the same material,
The plate-like member is formed of a material having a higher emissivity or heat resistance than the material of the fins.
また、本発明は、
温度の異なる二流体を隔てる有底筒体容器状の隔壁を備える熱交換器であって、
前記隔壁は、筒形状を有する側周部と、前記側周部の一方の開口を閉塞するように形成された底部と、を有し、
前記隔壁の外面には、複数のフィンが、前記側周部の筒中心を中心とする周方向に並んで形成されており、
各前記フィンは、前記底部の外面に接続する基部を有し、
前記複数のフィンの前記基部は、並行に並んで形成されており、
前記隣り合う前記フィンの前記基部の間には、前記底部の外面に固定された板状部材が設けられており、
前記隔壁及び前記複数のフィンは、同一の材料で一体成形されており、
前記板状部材は、前記フィンの材料よりも高い放射率又は耐熱性を有する他の材料で形成されている。 The present invention also provides
A heat exchanger having a partition wall in the form of a cylindrical container with a bottom that separates two fluids of different temperatures,
the partition wall has a cylindrical side peripheral portion and a bottom portion formed to close one opening of the side peripheral portion,
a plurality of fins are formed on an outer surface of the partition wall and are arranged in a circumferential direction around a cylinder center of the side peripheral portion,
Each of the fins has a base connected to an outer surface of the bottom portion;
The base portions of the plurality of fins are formed in parallel to one another,
a plate-like member fixed to an outer surface of the bottom portion is provided between the base portions of the adjacent fins,
the partition wall and the plurality of fins are integrally molded from the same material,
The plate-like member is formed of a material having a higher emissivity or heat resistance than the material of the fins.
また、本発明は、
筒形状を有する側周部と、前記側周部の一方の開口を閉塞するように形成された底部と、を有し、温度の異なる二流体を隔てる有底筒体容器状の隔壁と、
前記隔壁の外面に形成され、前記側周部の筒中心を中心とする周方向に並んだ複数のフィンと、を備え、
各前記フィンは、前記底部の外面に接続する基部を有し、
前記複数のフィンの前記基部は、いずれも前記底部の外面を前記側周部の前記筒中心を中心とする径方向に延在し、前記底部の外面において前記周方向に並んで形成されており、
前記周方向で隣り合う前記フィンの前記基部の間には、前記底部の外面に固定された板状部材が設けられている、熱交換器の製造方法であって、
粉末を積層造形することによって、前記隔壁と前記複数のフィンとを一体に成形し、
前記周方向で隣り合う前記フィンの間に設けられた前記板状部材を前記フィンの材料よりも高い放射率又は耐熱性を有する他の材料で形成し、前記底部の外面に固定する。 The present invention also provides
a partition wall in the form of a cylindrical container with a bottom, the partition wall having a cylindrical side peripheral portion and a bottom portion formed to close one opening of the side peripheral portion, and separating two fluids having different temperatures;
a plurality of fins formed on an outer surface of the partition wall and arranged in a circumferential direction around a cylinder center of the side peripheral portion,
Each of the fins has a base connected to an outer surface of the bottom portion;
The base portions of the plurality of fins all extend on the outer surface of the bottom portion in a radial direction centered on the cylindrical center of the side peripheral portion, and are formed side by side in the circumferential direction on the outer surface of the bottom portion,
A method for manufacturing a heat exchanger, wherein a plate-like member fixed to an outer surface of the bottom portion is provided between the base portions of the fins adjacent to each other in the circumferential direction,
The partition wall and the plurality of fins are integrally molded by layer-by-layer manufacturing of powder;
The plate-like members provided between the fins adjacent to each other in the circumferential direction are formed of a material having a higher emissivity or heat resistance than the material of the fins, and are fixed to the outer surface of the bottom portion.
本発明によれば、隔壁及びフィンを一体成形するために用いられる材料に制約がある場合でも、より高い放射率又は耐熱性を有する材料で形成された板状部材によって熱放射（輻射伝熱）を高めることができるので、熱交換効率を向上させることができる。According to the present invention, even if there are restrictions on the materials used to integrally mold the partition walls and fins, heat radiation (radiant heat transfer) can be increased by using plate-shaped members made of materials with higher emissivity or heat resistance, thereby improving heat exchange efficiency.
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態の熱交換器及びその製造方法について説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。The following describes a heat exchanger and its manufacturing method according to one embodiment of the present invention, with reference to the drawings. Please note that the drawings should be viewed in the direction indicated by the reference symbols.
（熱交換器の構成）
図１に示すように、熱交換器１は、隔壁３、板状の複数のフィン５、ピン状の複数のピン状フィン７、及びシェル９を主として備える。熱交換器１は、隔壁３によって仕切られた温度の異なる二流体（第１流体、第２流体）の間接的な接触によりそれらの熱交換を行う。(Configuration of heat exchanger)
1, the heat exchanger 1 mainly includes a partition wall 3, a plurality of plate-like fins 5, a plurality of pin-like fins 7, and a shell 9. The heat exchanger 1 performs heat exchange between two fluids (a first fluid and a second fluid) at different temperatures separated by the partition wall 3 through indirect contact between the two fluids.
隔壁３は、有底筒体として熱交換器１の胴体を構成する。隔壁３は、略円筒状をなす側周部１１と、その側周部１１の一方（ここでは、下側）の開口を閉鎖するように設けられた底部１３と、を有する。隔壁３の内側には、加熱対象となる比較的低温の液体を含む第１流体１４（例えば、常温の水）が注入される。また、隔壁３の外側には、第１流体よりも高温の気体を含む第２流体１５（ここでは、図示しない燃焼器からの高温の燃焼ガス）が流れる。The partition wall 3 is a cylindrical body with a bottom that forms the body of the heat exchanger 1. The partition wall 3 has a roughly cylindrical side periphery 11 and a bottom 13 that closes one opening (here, the lower side) of the side periphery 11. A first fluid 14 (e.g., water at room temperature) containing a relatively low-temperature liquid to be heated is injected inside the partition wall 3. A second fluid 15 (here, high-temperature combustion gas from a combustor, not shown) containing gas at a higher temperature than the first fluid flows outside the partition wall 3.
以下、説明を簡潔且つ明確にするために、断りなく軸方向、径方向、周方向というときは、側周部１１の筒中心を中心とした方向をいう。For the sake of brevity and clarity, hereafter, unless otherwise specified, the terms axial, radial, and circumferential directions refer to directions centered on the cylindrical center of the side circumferential portion 11.
隔壁３は、フィン５及びピン状フィン７と一体をなす一体成形品である。隔壁３、フィン５、及びピン状フィン７は、同一の材料からなる。この材料としては、金属でもよく、樹脂でもよく、セラミックでもよい。金属としては、例えば、アルミニウムである。The partition wall 3 is an integrally molded part that is integrated with the fins 5 and pin-shaped fins 7. The partition wall 3, fins 5, and pin-shaped fins 7 are made of the same material. This material may be metal, resin, or ceramic. An example of a metal is aluminum.
隔壁３の外面３Ａには、複数のフィン５が周方向に並んで形成されている。各フィン５は、図２にも示すように、その長手方向において隔壁３の側周部１１から底部１３に渡って延在する。各フィン５は、側周部１１の外面に接続された側部１７と、底部１３の外面に接続された基部１９とを含む。A plurality of fins 5 are formed in a circumferential arrangement on the outer surface 3A of the partition wall 3. As shown in Figure 2, each fin 5 extends longitudinally from the side periphery 11 to the bottom 13 of the partition wall 3. Each fin 5 includes a side portion 17 connected to the outer surface of the side periphery 11 and a base portion 19 connected to the outer surface of the bottom 13.
各フィン５は、側周部１１の周方向に対して交差又は略直交するように配置される対をなす伝熱面２１、２１（主伝熱面）を有する。複数のフィン５は、図３にも示すように、側周部１１の全周に渡ってその周方向（すなわち、対をなす伝熱面２１、２１に交差する方向）に互いに間隔をおいて配列される。Each fin 5 has a pair of heat transfer surfaces 21, 21 (main heat transfer surfaces) that are arranged so as to intersect or approximately perpendicular to the circumferential direction of the side periphery 11. As shown in Figure 3, the multiple fins 5 are arranged at intervals from each other in the circumferential direction (i.e., the direction intersecting the pair of heat transfer surfaces 21, 21) around the entire circumference of the side periphery 11.
図４に示すように、各フィン５における側部１７は、隔壁３の側周部１１に沿うように、基部１９の上縁から斜め上方に向かって（すなわち、長手方向において）らせん状に湾曲した部位を構成する。このように、各フィン５の少なくとも一部を湾曲させることにより、複数のフィン５の表面近傍における流体の流れをより円滑にする（流体の流速を増大させる）ことができる。As shown in Figure 4, the side portion 17 of each fin 5 forms a spirally curved portion that extends diagonally upward from the upper edge of the base 19 (i.e., in the longitudinal direction) so as to follow the side peripheral portion 11 of the partition wall 3. By curving at least a portion of each fin 5 in this way, the flow of fluid near the surfaces of the multiple fins 5 can be made smoother (the fluid flow rate can be increased).
各フィン５の側部１７の幅（外縁１７Ａと内縁１７Ｂとの距離）は、長手方向における略全域に渡って略同一である（図１参照）。ただし、側部１７の上縁１７Ｃは、側面視において隔壁３の外面３Ａと鋭角をなすように形成される。なお、側部１７は、その少なくとも一部が湾曲した部位（すなわち、伝熱面としての曲面が形成された部位）を構成すればよい。また、湾曲した部位は、らせん状に限らず、少なくとも曲面を有するものであればよい。The width of the side portion 17 of each fin 5 (the distance between the outer edge 17A and the inner edge 17B) is substantially the same over substantially the entire length (see Figure 1). However, the upper edge 17C of the side portion 17 is formed so as to form an acute angle with the outer surface 3A of the partition wall 3 in a side view. Note that the side portion 17 may be at least partially curved (i.e., a portion having a curved surface as a heat transfer surface). The curved portion does not have to be spiral, as long as it has at least a curved surface.
図５に示すように、各フィン５の側部１７は、長手方向に直交する断面（図２中のＶ－Ｖ線断面）において、その内縁１７Ｂから外縁１７Ａに向けて先細り状をなすように構成される。隣接するフィン５の間のスペース（すなわち、隣接する伝熱面２１の間のスペース）は、内側（隔壁３側）から外側に向けて徐々に拡大する。これにより、隣接するフィン５の間における流体のよどみを抑制することができる。As shown in Figure 5, the side portion 17 of each fin 5 is configured to taper from its inner edge 17B to its outer edge 17A in a cross section perpendicular to the longitudinal direction (cross section taken along line V-V in Figure 2). The space between adjacent fins 5 (i.e., the space between adjacent heat transfer surfaces 21) gradually expands from the inside (the partition wall 3 side) to the outside. This makes it possible to prevent fluid from stagnating between adjacent fins 5.
側部１７における対をなす伝熱面２１、２１には、内縁１７Ｂから外縁１７Ａに向けて所定の間隔で配列された複数の溝２５が形成されている。熱交換効率を向上させる観点から、複数の溝２５の深さＤ（伝熱面２１、２１に略直交する各フィン５の厚み方向の深さ）は、１００μｍ～４００μｍに設定されるとよい。同様に、複数の溝２５の幅Ｗは、深さＤの２倍程度（２００μｍ～８００μｍ）に設定されるとよい。同様に、隣接する溝２５の間隔Ｌは、１００μｍ～３００μｍに設定されるとよい。なお、溝２５は、少なくとも一方の伝熱面２１に形成されればよい。A plurality of grooves 25 are formed on the pair of heat transfer surfaces 21, 21 on the side portion 17, and are arranged at a predetermined interval from the inner edge 17B to the outer edge 17A. To improve heat exchange efficiency, the depth D of the plurality of grooves 25 (the depth in the thickness direction of each fin 5, which is approximately perpendicular to the heat transfer surfaces 21, 21) is preferably set to 100 μm to 400 μm. Similarly, the width W of the plurality of grooves 25 is preferably set to approximately twice the depth D (200 μm to 800 μm). Similarly, the distance L between adjacent grooves 25 is preferably set to 100 μm to 300 μm. It is sufficient that the grooves 25 are formed on at least one of the heat transfer surfaces 21.
各フィン５の基部１９は、その長手方向に（底面視において）略直線状をなす。基部１９は、側部１７の下縁１７Ｄ(図６参照)から隔壁３の底部１３に沿うように延在する。基
部１９は、側面視において、下方に突設され且つ略直角の頂部を有する突部３１を有する。 The base 19 of each fin 5 is substantially linear in its longitudinal direction (as viewed from the bottom). The base 19 extends from the lower edge 17D (see FIG. 6) of the side portion 17 along the bottom 13 of the partition wall 3. The base 19 has a protrusion 31 that protrudes downward and has a substantially right-angled apex in side view.
基部１９における対をなす伝熱面２１、２１には、側部１７と同様に複数の溝１２５が形成されるが、それらの溝１２５の延在方向は、側部１７の溝２５とは異なる。より詳細には、図６に示すように、側部１７の溝２５は、隔壁３の側周部１１における外面３Ａ（側周面）に沿うように長手方向（ここでは、略上下方向）にそれぞれ延在する。一方、基部１９の溝１２５は、隔壁３の底部１３における外面３Ａ（底面）に向けて（ここでは、上方に向けて左側に傾いた方向に）それぞれ延在する。なお、各溝１２５の深さ、幅、及び間隔については、側部１７の溝２５と同様に設定され得る。Similar to the side portion 17, a plurality of grooves 125 are formed on the pair of heat transfer surfaces 21, 21 of the base portion 19, but the extension direction of these grooves 125 differs from that of the grooves 25 of the side portion 17. More specifically, as shown in FIG. 6 , the grooves 25 of the side portion 17 each extend longitudinally (approximately vertically) along the outer surface 3A (side peripheral surface) of the side peripheral portion 11 of the partition wall 3. Meanwhile, the grooves 125 of the base portion 19 each extend toward the outer surface 3A (bottom surface) of the bottom portion 13 of the partition wall 3 (in a direction tilted upward and to the left). The depth, width, and spacing of each groove 125 can be set similarly to the grooves 25 of the side portion 17.
このように、有底筒体の底面付近の第２流体を、複数の溝１２５によってその底面に向けて流れるように導くことにより、有底筒体の底部１３での熱伝達を促進し、また、有底筒体の側周面付近の第２流体を、複数の溝２５によって側周面に沿って流れるように導くことにより、有底筒体の側周１１部での熱伝達を促進できる。In this way, by guiding the second fluid near the bottom surface of the bottomed cylinder toward the bottom surface using multiple grooves 125, heat transfer at the bottom 13 of the bottomed cylinder is promoted, and by guiding the second fluid near the side periphery of the bottomed cylinder along the side periphery using multiple grooves 25, heat transfer at the side periphery 11 of the bottomed cylinder is promoted.
図１及び図７に示すように、複数のフィン５の基部１９は、いずれも隔壁３の底部１３の外面を径方向に延在する。複数のフィン５の基部１９は、隔壁３の底部１３の外面において周方向に並んで形成されている。As shown in Figures 1 and 7, the bases 19 of the multiple fins 5 all extend radially on the outer surface of the bottom 13 of the partition wall 3. The bases 19 of the multiple fins 5 are formed in a circumferential row on the outer surface of the bottom 13 of the partition wall 3.
複数のフィン５は、基部１９の径方向長さが異なる第１フィン５Ｌ及び第２フィン５Ｓを有する。第１フィン５Ｌの基部１９Ｌ、及び、第２フィン５Ｓの基部１９Ｓは、いずれも側部１７から連続して、隔壁３の底部１３の外周縁から径方向内側に向かって延在する。そして、第１フィン５Ｌの基部１９Ｌの径方向内側端部は、第２フィン５Ｓの基部１９Ｓの径方向内側端部よりも径方向の内側に位置している。したがって、第１フィン５Ｌの基部１９Ｌは、第２フィン５Ｓの基部１９Ｓよりも径方向の内側まで延在している。The multiple fins 5 include first fins 5L and second fins 5S, each with a base 19 having a different radial length. The base 19L of the first fin 5L and the base 19S of the second fin 5S are both continuous with the side portion 17 and extend radially inward from the outer peripheral edge of the bottom 13 of the partition wall 3. The radially inner end of the base 19L of the first fin 5L is located radially inward of the radially inner end of the base 19S of the second fin 5S. Therefore, the base 19L of the first fin 5L extends radially inward beyond the base 19S of the second fin 5S.
第１フィン５Ｌと第２フィン５Ｓとは、周方向において交互に配置されている。The first fins 5L and second fins 5S are arranged alternately in the circumferential direction.
本実施形態では、第１フィン５Ｌの基部１９Ｌは、底面視において、径方向内側に向けて先細りのテーパ形状となっている。In this embodiment, the base 19L of the first fin 5L has a tapered shape that narrows radially inward when viewed from the bottom.
隔壁３の底部１３において、周方向で隣り合うフィン５の間には、底部１３の外面に固定された板状部材３５が設けられている。各板状部材３５は、略矩形の板状である。At the bottom 13 of the partition wall 3, plate-shaped members 35 fixed to the outer surface of the bottom 13 are provided between adjacent fins 5 in the circumferential direction. Each plate-shaped member 35 is in the shape of a substantially rectangular plate.
各板状部材３５は、隔壁３及びフィン５を構成する材料（例えば、アルミニウム）よりも高い放射率を有する他の材料（例えば、ステンレス）で形成されている。複数の板状部材３５は、隔壁３の底部１３における外面３Ａに形成された複数の取付け溝３７にそれぞれ圧入により嵌め込まれている。なお、圧入による固定に加えて、若しくは圧入による固定に代えて耐熱接着剤で隔壁３の底部１３の外面に固定されてもよく、溶接による溶着により固定されていてもよく、カシメによる固定でもよい。なお、板状部材３５を構成する材料については、ステンレスに限らず、少なくとも隔壁３及びフィン５を構成する材料よりも高い放射率を有するものであればよい。Each plate-like member 35 is formed from a material (e.g., stainless steel) that has a higher emissivity than the material (e.g., aluminum) that constitutes the partition wall 3 and fins 5. The multiple plate-like members 35 are press-fit into multiple mounting grooves 37 formed on the outer surface 3A of the bottom 13 of the partition wall 3. In addition to or instead of being fixed by press-fitting, the plate-like members 35 may be fixed to the outer surface of the bottom 13 of the partition wall 3 with a heat-resistant adhesive, by welding, or by caulking. The material that constitutes the plate-like members 35 is not limited to stainless steel, and may be any material that has an emissivity at least higher than that of the material that constitutes the partition wall 3 and fins 5.
これにより、隔壁３及びフィン５を一体成形するために用いられる材料に制約がある場合でも、より高い放射率を有する材料で形成された板状部材３５によって熱放射（輻射伝熱）を高めることができるので、熱交換効率を向上させることができる。As a result, even if there are restrictions on the materials used to integrally mold the partition walls 3 and fins 5, the plate-shaped members 35 made of a material with a higher emissivity can enhance thermal radiation (radiant heat transfer), thereby improving heat exchange efficiency.
また、板状部材３５は、耐熱接着剤やカシメで隔壁３の底部１３の外面に固定することで、板状部材３５を構成する材料に、隔壁３及びフィン５を構成する材料の融点と大きく異なる融点を有する材料を用いた場合でも、隔壁３の底部１３の外面に板状部材３５を強固に固定できる。Furthermore, by fixing the plate-shaped member 35 to the outer surface of the bottom 13 of the partition wall 3 using heat-resistant adhesive or caulking, the plate-shaped member 35 can be firmly fixed to the outer surface of the bottom 13 of the partition wall 3 even if the material used to make the plate-shaped member 35 has a melting point that is significantly different from the melting point of the material making up the partition wall 3 and fins 5.
各板状部材３５は、底面視において、周方向で隣り合う第１フィン５Ｌの間、且つ、第２フィン５Ｓの径方向内側端部よりも径方向の内側で、第２フィン５Ｓの径方向内側端部から中心に向かって径方向に延在する仮想直線に沿って、径方向に延在する。When viewed from the bottom, each plate-like member 35 extends radially between adjacent first fins 5L in the circumferential direction and radially inward of the radially inner end of the second fin 5S, along an imaginary straight line extending radially from the radially inner end of the second fin 5S toward the center.
したがって、板状部材３５は、第２フィン５Ｓと同数設けられる。Therefore, the same number of plate-shaped members 35 as the number of second fins 5S are provided.
そして、各板状部材３５は、径方向において、第２フィン５Ｓの基部１９Ｓの径方向内側端部の径方向内側から、第１フィン５Ｌの基部１９Ｌの径方向内側端部と略同位置まで延在する。Each plate-shaped member 35 extends radially from the radially inner side of the radially inner end of the base 19S of the second fin 5S to approximately the same position as the radially inner end of the base 19L of the first fin 5L.
これにより、より高い放射率を有する材料で形成された板状部材３５を、底部１３のより中心近傍に設けることができるので、熱交換器１の熱交換効率が向上する。また、第２流体１５が中心から周方向で隣り合うフィン５の間を径方向外側に向かって流れる際の損失増加を抑制するように板状部材３５が配置されるので、熱交換器１の熱交換効率がより向上する。This allows the plate-shaped members 35, made of a material with a higher emissivity, to be located closer to the center of the bottom 13, thereby improving the heat exchange efficiency of the heat exchanger 1. Furthermore, the plate-shaped members 35 are positioned to suppress increases in loss when the second fluid 15 flows from the center radially outward between adjacent fins 5 in the circumferential direction, further improving the heat exchange efficiency of the heat exchanger 1.
なお、各板状部材３５は、フィン５（第１フィン５Ｌ及び第２フィン５Ｓ）と当接していない。Note that each plate-shaped member 35 does not abut against the fins 5 (first fin 5L and second fin 5S).
これにより、フィン５の内部の熱伝導を維持しつつ、板状部材３５からの輻射熱をフィン５に伝熱できる。また、各板状部材３５は、フィン５に比べて板厚が薄い。そのため、板状部材３５は第２流体１５の通路を閉塞することがなく、熱放射を行うことでガスの熱エネルギーをフィン５に受け取らせることができる。結果的に、フィン５は物理的に接触する第２流体１５との熱伝達による受熱量よりも見かけ上あたかも熱伝達率が上がったかのような大量の受熱量をガスから受け取ることができるようになる。This allows radiant heat from the plate-like members 35 to be transferred to the fins 5 while maintaining thermal conductivity within the fins 5. Furthermore, each plate-like member 35 is thinner than the fins 5. As a result, the plate-like members 35 do not block the passage of the second fluid 15, and the thermal energy of the gas can be received by the fins 5 through heat radiation. As a result, the fins 5 can receive a large amount of heat from the gas, with the apparent heat transfer rate being higher than the amount of heat received through heat transfer with the second fluid 15 with which they are in physical contact.
なお、各板状部材３５は、必ずしも、隔壁３及びフィン５を構成する材料よりも高い放射率を有する他の材料で形成されている必要はなく、隔壁３及びフィン５を構成する材料よりも高い耐熱性を有する他の材料で形成されていればよい。なぜなら隔壁３やフィン５の部分は周囲の低温部への熱引きにより高温になることが無いのに対し、薄い板状部材３５は周りを高温ガスにさらされていて熱が熱伝導で逃げることが無い為に第２流体１５の温度近くまで（赤熱するほどの）高温になる。輻射熱の放出量は温度（ケルビン温度）の４乗に比例するので多少輻射率は小さくても高温状態では大量の輻射熱を放出する。そのため、板状部材３５に必要なのは、高温になっても溶けない高い耐熱性である。なお、輻射効果が明確に表れるのは第２流体の温度が高温（４００℃～５００℃以上）の場合である。Note that each plate-like member 35 does not necessarily need to be made of a material with a higher emissivity than the material constituting the partition walls 3 and fins 5; it may be made of a material with a higher heat resistance than the material constituting the partition walls 3 and fins 5. This is because the partition walls 3 and fins 5 do not become hot due to heat transfer to the surrounding low-temperature areas, whereas the thin plate-like members 35 are exposed to the high-temperature gas and do not lose heat through thermal conduction, so they become hot (enough to become red-hot) and approach the temperature of the second fluid 15. The amount of radiant heat emitted is proportional to the fourth power of the temperature (Kelvin temperature), so even if the emissivity is somewhat low, a large amount of radiant heat will be emitted at high temperatures. Therefore, the plate-like members 35 must have high heat resistance so that they do not melt even at high temperatures. Note that the radiant effect is clearly evident when the temperature of the second fluid is high (400°C to 500°C or higher).
また、隔壁３の底部１３において、複数の第１フィン５Ｌの基部１９Ｌの径方向内側端部と複数の板状部材３５の径方向内側端部によって、複数のピン状フィン７が配置される略円形の領域が画定される。Furthermore, at the bottom 13 of the partition wall 3, the radially inner ends of the bases 19L of the multiple first fins 5L and the radially inner ends of the multiple plate-like members 35 define a substantially circular area in which the multiple pin-shaped fins 7 are arranged.
図８に示すように、各ピン状フィン７は、先細り状をなす円柱状（又は円錐状）状をなす。各ピン状フィン７の周面には、長手方向（突出方向）に延びる複数の突条４１が形成されている。複数の突条４１は、周方向に所定の間隔をおいて配置されている。As shown in Figure 8, each pin-shaped fin 7 has a tapered cylindrical (or conical) shape. A plurality of ridges 41 extending in the longitudinal direction (projecting direction) are formed on the circumferential surface of each pin-shaped fin 7. The ridges 41 are arranged at predetermined intervals in the circumferential direction.
そのような複数の突条４１により各ピン状フィン７の表面積が増大する。また、複数の突条４１が、先細り状をなすピン状フィン７に形成されることにより、ピン状フィン７の表面付近に形成される温度境界層の厚みを低減する効果も得られる。その結果、隔壁３の内側の第１流体１４への熱抵抗が減少し、また、第１流体の対流伝熱が促進される。These multiple ridges 41 increase the surface area of each pin-shaped fin 7. Furthermore, by forming the multiple ridges 41 on the tapered pin-shaped fins 7, the thickness of the thermal boundary layer formed near the surface of the pin-shaped fins 7 is also reduced. As a result, the thermal resistance to the first fluid 14 inside the partition wall 3 is reduced, and convective heat transfer of the first fluid is promoted.
隔壁３の内面３Ｂには、未封孔のアルマイト皮膜が形成されている。アルマイト皮膜には、１０ｎｍ～３０ｎｍの孔径をそれぞれ有する複数の細孔が形成されている。これにより、熱交換器１では、隔壁３の外面３Ａに形成されたフィン５によって、第２の流体と隔壁３との熱伝達を促進しつつ、隔壁３の内面３Ｂに形成された細孔によって、第１の流体と隔壁３との熱伝達を促進することができる。ただし、そのようなアルマイト皮膜は省略されてもよい。また、アルマイト皮膜は、隔壁３の内面３Ｂの一部（例えば、底部１３の内面１３Ｂ）にのみ形成されてもよい。An unsealed anodized aluminum coating is formed on the inner surface 3B of the partition wall 3. The anodized aluminum coating has a plurality of pores, each with a pore diameter of 10 nm to 30 nm. As a result, in the heat exchanger 1, the fins 5 formed on the outer surface 3A of the partition wall 3 promote heat transfer between the second fluid and the partition wall 3, while the pores formed on the inner surface 3B of the partition wall 3 promote heat transfer between the first fluid and the partition wall 3. However, such an anodized aluminum coating may be omitted. Alternatively, the anodized aluminum coating may be formed only on a portion of the inner surface 3B of the partition wall 3 (for example, the inner surface 13B of the bottom 13).
シェル９は、略筒状をなし、図１に示すように複数のフィン５の外側を覆うように設けられる。これにより、シェル９の内面９Ａと隔壁３の外面３Ａとによって第２流体１５の流路が画定され、その流路内に内複数のフィン５が位置する。The shell 9 is generally cylindrical and is arranged to cover the outside of the multiple fins 5 as shown in Figure 1. As a result, the inner surface 9A of the shell 9 and the outer surface 3A of the partition wall 3 define a flow path for the second fluid 15, with the multiple fins 5 located within this flow path.
シェル９は、複数のフィン５において隔壁３とは反対側に位置する外縁部に接続される上部５１と、上部５１の下縁に接続され、下方に延在する下部５３とを有する。上部５１の下縁５１Ａは、各フィン５の基部１９における突部３１の角に接続される。下部５３は、ピン状フィン７の更に外方（ここでは、下方）に位置し、略円形状をなす開口５５を有している。開口５５は、第２流体１５の入口を構成する。このようなシェル９により、有底筒体に設けられたフィン５に対して第２流体を効率的に導くことが可能となる。The shell 9 has an upper portion 51 connected to the outer edges of the multiple fins 5 located on the side opposite the partition wall 3, and a lower portion 53 connected to the lower edge of the upper portion 51 and extending downward. The lower edge 51A of the upper portion 51 is connected to the corner of the protrusion 31 at the base 19 of each fin 5. The lower portion 53 is located further outward (here, below) the pin-shaped fins 7 and has a substantially circular opening 55. The opening 55 forms an inlet for the second fluid 15. This shell 9 makes it possible to efficiently guide the second fluid to the fins 5 provided on the bottomed cylinder.
（熱交換器の製造）
続いて、前述した構成を有する熱交換器１の製造について説明する。熱交換器１の隔壁３、複数のフィン５、及び複数のピン状フィン７は、公知の３Ｄプリンティング技術を用いて、粉体材料を積層造形（Additive Manufacturing）することによって一体に成形される。積層造形に用いられる加工方式については、前述のような構造を実現可能な限りにおいて特に限定されない。例えば、熱交換器１は、金属粉末及びレーザ（又は電子ビーム）を造形部位に同時に照射し、溶融した金属粉末を前述した形状に積層することによって成形される。(Heat exchanger manufacturing)
Next, the manufacture of the heat exchanger 1 having the above-described configuration will be described. The partition walls 3, the plurality of fins 5, and the plurality of pin-shaped fins 7 of the heat exchanger 1 are integrally formed by additive manufacturing of powder material using a known 3D printing technology. The processing method used for additive manufacturing is not particularly limited as long as it can realize the above-described structure. For example, the heat exchanger 1 is formed by simultaneously irradiating the portion to be formed with metal powder and a laser (or electron beam) and stacking the molten metal powder into the above-described shape.
シェル９は、隔壁３等と共に一体成形されてもよい。或いは、シェル９は、隔壁３を構成する材料とは異なる他の材料によって形成された後に、複数のフィン５の外側を覆うように溶接等によって取り付けられてもよい。The shell 9 may be integrally molded with the bulkhead 3, etc. Alternatively, the shell 9 may be formed from a material different from that of the bulkhead 3, and then attached by welding or the like so as to cover the outside of the multiple fins 5.
隔壁３の内面３Ｂにおける未封孔のアルマイト皮膜は、公知のアルマイト加工（アルミニウムの陽極酸化処理）によって形成される。アルマイト皮膜における複数の細孔の構造（孔径等）については、例えば、電界放出型走査電子顕微鏡（FE-SEM）を用いて確認することができる。The unsealed anodized aluminum coating on the inner surface 3B of the partition wall 3 is formed by a known anodizing process (anodic oxidation of aluminum). The structure (pore size, etc.) of the multiple pores in the anodized aluminum coating can be confirmed using, for example, a field emission scanning electron microscope (FE-SEM).
そして、複数の板状部材３５を、隔壁３及びフィン５を構成する材料よりも高い放射率を有する他の材料で形成し、隔壁３の底部１３における外面３Ａに形成された複数の取付け溝３７に圧入により嵌め込んで隔壁３の底部１３の外面に固定する。Then, multiple plate-like members 35 are formed from a material with a higher emissivity than the material constituting the partition wall 3 and fins 5, and are fixed to the outer surface of the bottom 13 of the partition wall 3 by press-fitting them into multiple mounting grooves 37 formed on the outer surface 3A of the bottom 13 of the partition wall 3.
このように、材料粉末を積層造形することによって、隔壁３と複数のフィン５とを一体に成形し、板状部材３５を隔壁３及びフィン５を構成する材料よりも高い放射率を有する他の材料で形成し、底部１３の外面に固定することで、隔壁３及びフィン５を一体成形するために用いられる材料に制約がある場合でも、熱交換効率を向上させることができる。In this way, by using additive manufacturing to form the partition walls 3 and multiple fins 5 as a single unit, and by forming the plate-shaped member 35 from a material with a higher emissivity than the material that makes up the partition walls 3 and fins 5 and fixing it to the outer surface of the bottom 13, heat exchange efficiency can be improved even when there are restrictions on the material that can be used to form the partition walls 3 and fins 5 as a single unit.
（熱交換器の使用）
ユーザは、熱交換器１の使用時には、例えば、隔壁３の内側に第１流体としての水を注入した後、熱交換器１の下方に配置されて燃焼器（例えば、ガスバーナー）を稼働させる。これにより、第２流体としての燃焼器の燃焼ガスがシェル９の開口５５から導入される。燃焼ガスは、隔壁３とシェル９との間に位置する複数のフィン５の間を流れ、開放されたシェル９の上部から排出される。このとき、燃焼ガスの熱が、隔壁３、フィン５、及びピン状フィン７に伝達され、隔壁３の内面３Ｂを介して第１流体に伝達される。このような燃焼ガスと水との熱交換により、隔壁３内の水の温度を上昇させる（最終的に沸騰させる）ことができる。(Use of heat exchanger)
When using the heat exchanger 1, for example, a user injects water as a first fluid inside the partition wall 3, and then operates a combustor (e.g., a gas burner) disposed below the heat exchanger 1. This introduces combustion gas from the combustor as a second fluid through the opening 55 in the shell 9. The combustion gas flows between the multiple fins 5 located between the partition wall 3 and the shell 9 and is discharged from the open top of the shell 9. At this time, heat from the combustion gas is transferred to the partition wall 3, the fins 5, and the pin-shaped fins 7, and then to the first fluid via the inner surface 3B of the partition wall 3. This heat exchange between the combustion gas and the water can increase the temperature of the water inside the partition wall 3 (ultimately boiling it).
このように、熱交換器１では、隔壁３及び複数のフィン５を一体成形することにより、隔壁３とフィン５との界面における熱抵抗を低減し、また、湾曲した部位（ここでは、側部１７）を有する複数のフィン５に適切な深さの溝を形成することにより、フィン５の伝熱面積を増大させつつ、フィン５の表面近傍における第２流体の流れを円滑にすることができる。その結果、熱交換器１の熱交換効率を向上させることが可能となる。In this way, in the heat exchanger 1, by integrally molding the partition walls 3 and the multiple fins 5, the thermal resistance at the interface between the partition walls 3 and the fins 5 is reduced. Furthermore, by forming grooves of an appropriate depth in the multiple fins 5 that have curved portions (here, side portions 17), the heat transfer area of the fins 5 can be increased while smoothing the flow of the second fluid near the surface of the fins 5. As a result, the heat exchange efficiency of the heat exchanger 1 can be improved.
以上、本発明の一実施形態について、添付図面を参照しながら説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。Although one embodiment of the present invention has been described above with reference to the accompanying drawings, it goes without saying that the present invention is not limited to such an embodiment. It is clear that a person skilled in the art could conceive of various modifications or alterations within the scope of the claims, and it is understood that these naturally fall within the technical scope of the present invention. Furthermore, the components of the above embodiment may be combined in any manner as long as they do not deviate from the spirit of the invention.
例えば、第１流体及び第２流体は、液体及び気体の組み合わせである必要はなく、任意の流体の組み合わせ（例えば、液体同士又は気体同士の組み合わせ）が採用されうる。また、熱交換器１は、少なくとも二流体を用いるものであればよく、三流体以上を用いて熱交換が行われてもよい。For example, the first and second fluids do not have to be a combination of liquid and gas; any combination of fluids (e.g., a combination of liquids or gases) can be used. Furthermore, the heat exchanger 1 only needs to use at least two fluids, and may perform heat exchange using three or more fluids.
熱交換器１の用途としては、例えば、冷蔵庫及び産業用熱交換器や、プレート型熱交換器、パイプ状通路式熱交換器が挙げられる。また、熱交換器１は、隔壁及びフィンを有することにより熱交換器として機能する装置や機械の一部としても用いられ得る。そのような熱交換器１の用途としては、例えば、空冷エンジンヘッド、ラジエター、オイルクーラー、湯沸かし器、空調設備、ＥＧＲクーラー、及びスターリングエンジンなどの流体通路構造などが挙げられる。Applications of the heat exchanger 1 include, for example, refrigerators and industrial heat exchangers, plate heat exchangers, and pipe-type passage heat exchangers. The heat exchanger 1 can also be used as part of a device or machine that functions as a heat exchanger by having partitions and fins. Applications of such heat exchanger 1 include, for example, air-cooled engine heads, radiators, oil coolers, water heaters, air conditioning equipment, EGR coolers, and fluid passage structures such as Stirling engines.
また、前述の実施形態では、フィン５の基部１９を底部１３に放射状に配置したが、これに限らず、並行に配置してもよい。なお、並行とは、平行に限らず、略同じ方向に並んでいることを意味する。放射率又は耐熱性の高い薄い板状部材３５を並行に並ぶフィン５の基部１９の中間に配置した場合にも放射状フィンの場合と同様に、高温となった板状部材３５から発する輻射熱により第２流体１５からフィン５への伝熱量が増加し、見かけ上熱伝達率が向上する。In addition, while in the above-described embodiment the bases 19 of the fins 5 are arranged radially on the bottom 13, this is not limiting and they may also be arranged in parallel. Note that "parallel" does not necessarily mean parallel, but rather aligned in approximately the same direction. Similarly to the case of radial fins, if a thin plate-like member 35 with high emissivity or heat resistance is placed between the bases 19 of the parallel-aligned fins 5, the amount of heat transferred from the second fluid 15 to the fins 5 increases due to the radiant heat emitted from the heated plate-like member 35, improving the apparent heat transfer coefficient.
本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。括弧内には、上記した実施形態において対応する構成要素等を一例として示しているが、これに限定されるものではない。This specification describes at least the following. The components corresponding to the above-mentioned embodiments are shown in parentheses as examples, but are not limited to these.
（１） 温度の異なる二流体を隔てる有底筒体容器状の隔壁（隔壁３）を備える熱交換器（熱交換器１）であって、
前記隔壁は、筒形状を有する側周部（側周部１１）と、前記側周部の一方の開口を閉塞するように形成された底部（底部１３）と、を有し、
前記隔壁の外面には、複数のフィン（フィン５）が、前記側周部の筒中心を中心とする周方向に並んで形成されており、
各前記フィンは、前記底部の外面に接続する基部（基部１９）を有し、
前記複数のフィンの前記基部は、いずれも前記底部の外面を前記側周部の前記筒中心を中心とする径方向に延在し、前記底部の外面において前記周方向に並んで形成されており、
前記周方向で隣り合う前記フィンの前記基部の間には、前記底部の外面に固定された板状部材（板状部材３５）が設けられており、
前記隔壁及び前記複数のフィンは、同一の材料で一体成形されており、
前記板状部材は、前記フィンの材料よりも高い放射率を有する他の材料で形成されている、熱交換器。 (1) A heat exchanger (heat exchanger 1) having a partition (partition 3) in the form of a cylindrical container with a bottom that separates two fluids of different temperatures,
The partition wall has a cylindrical side peripheral portion (side peripheral portion 11) and a bottom portion (bottom portion 13) formed to close one opening of the side peripheral portion,
A plurality of fins (fins 5) are formed on the outer surface of the partition wall and are arranged in a circumferential direction around the cylinder center of the side peripheral portion,
Each of the fins has a base (base 19) that connects to the outer surface of the bottom;
The base portions of the plurality of fins all extend on the outer surface of the bottom portion in a radial direction centered on the cylindrical center of the side peripheral portion, and are formed side by side in the circumferential direction on the outer surface of the bottom portion,
a plate-shaped member (plate-shaped member 35) fixed to an outer surface of the bottom portion is provided between the base portions of the fins adjacent to each other in the circumferential direction,
the partition wall and the plurality of fins are integrally molded from the same material,
A heat exchanger, wherein the plate-like member is formed of a material having a higher emissivity than the material of the fins.
（１）によれば、隔壁及びフィンを一体成形するために用いられる材料に制約がある場合でも、より高い放射率を有する材料で形成された板状部材によって熱放射（輻射伝熱）を高めることができるので、熱交換効率を向上させることができる。According to (1), even if there are restrictions on the materials used to integrally mold the partition walls and fins, heat radiation (radiant heat transfer) can be increased by using plate-shaped members made of materials with higher emissivity, thereby improving heat exchange efficiency.
（２） （１）に記載の熱交換器であって、
前記板状部材は、耐熱接着剤で前記底部の前記外面に固定されている、熱交換器。 (2) The heat exchanger according to (1),
The plate-shaped member is fixed to the outer surface of the bottom with a heat-resistant adhesive.
（２）によれば、板状部材は、耐熱接着剤で底部の外面に固定されているので、板状部材を構成する材料に、フィンを構成する材料の融点と大きく異なる融点を有する材料を用いた場合でも、底部の外面に板状部材を強固に固定できる。According to (2), the plate-shaped member is fixed to the outer surface of the bottom with a heat-resistant adhesive, so even if the material used to make the plate-shaped member has a melting point significantly different from that of the material making up the fins, the plate-shaped member can be firmly fixed to the outer surface of the bottom.
（３） （１）又は（２）に記載の熱交換器であって、
前記複数のフィンは、第１フィン（第１フィン５Ｌ）と第２フィン（第２フィン５Ｓ）とを有し、
前記第１フィンの前記基部の径方向内側端部は、前記第２フィンの前記基部の径方向内側端部よりも前記径方向の内側に位置し、
前記第１フィンと前記第２フィンとは、前記周方向において交互に配置されており、
前記板状部材は、底面視において、前記周方向で隣り合う前記第１フィンの間、且つ、前記第２フィンの前記径方向内側端部よりも前記径方向の内側で、前記第２フィンの前記径方向内側端部から前記中心に向かって前記径方向に延在する仮想直線に沿って、前記径方向に延在する、熱交換器。 (3) The heat exchanger according to (1) or (2),
The plurality of fins include a first fin (a first fin 5L) and a second fin (a second fin 5S),
a radially inner end portion of the base of the first fin is located radially more inward than a radially inner end portion of the base of the second fin,
the first fins and the second fins are arranged alternately in the circumferential direction,
A heat exchanger in which, when viewed from the bottom, the plate-shaped member extends radially between adjacent first fins in the circumferential direction and radially inward of the radially inner end of the second fin, along an imaginary straight line extending radially from the radially inner end of the second fin toward the center.
（３）によれば、より高い放射率を有する材料で形成された板状部材を、底部のより中心近傍に設けることができるので、熱交換器の熱交換効率が向上する。また、流体が中心から周方向で隣り合うフィンの間を径方向外側に向かって流れる際の損失増加を抑制するように板状部材が配置されるので、熱交換器の熱交換効率がより向上する。According to (3), the plate-shaped member made of a material with a higher emissivity can be located closer to the center of the bottom, improving the heat exchange efficiency of the heat exchanger. Furthermore, the plate-shaped member is positioned to suppress increases in loss when fluid flows from the center to the outside in the radial direction between adjacent fins in the circumferential direction, further improving the heat exchange efficiency of the heat exchanger.
（４） （１）から（３）のいずれかに記載の熱交換器であって、
前記板状部材は、前記フィンと当接していない、熱交換器。 (4) The heat exchanger according to any one of (1) to (3),
The plate-like member is not in contact with the fins.
（４）によれば、フィンの内部の熱伝導を維持しつつ、板状部材からの輻射熱をフィンに伝熱できる。(4) According to this, radiant heat from the plate-like member can be transferred to the fin while maintaining thermal conductivity inside the fin.
（５） 筒形状を有する側周部（側周部１１）と、前記側周部の一方の開口を閉塞するように形成された底部（底部１３）と、を有し、温度の異なる二流体を隔てる有底筒体容器状の隔壁（隔壁３）と、
前記隔壁の外面に形成され、前記側周部の筒中心を中心とする周方向に並んだ複数のフィン（フィン５）と、を備え、
各前記フィンは、前記底部の外面に接続する基部（基部１９）を有し、
前記複数のフィンの前記基部は、いずれも前記底部の外面を前記側周部の前記筒中心を中心とする径方向に延在し、前記底部の外面において前記周方向に並んで形成されており、
前記周方向で隣り合う前記フィンの前記基部の間には、前記底部の外面に固定された板状部材（板状部材３５）が設けられている、熱交換器（熱交換器１）の製造方法であって、
粉末を積層造形することによって、前記隔壁と前記複数のフィンとを一体に成形し、
前記周方向で隣り合う前記フィンの間に設けられた前記板状部材を前記フィンの材料よりも高い放射率を有する他の材料で形成し、前記底部の外面に固定する、熱交換器の製造方法。 (5) A partition wall (partition wall 3) in the form of a cylindrical container with a bottom, which has a cylindrical side periphery (side periphery 11) and a bottom (bottom 13) formed so as to close one opening of the side periphery, and separates two fluids having different temperatures;
a plurality of fins (fins 5) formed on the outer surface of the partition wall and arranged in a circumferential direction around the cylinder center of the side peripheral portion,
Each of the fins has a base (base 19) that connects to the outer surface of the bottom;
The base portions of the plurality of fins all extend on the outer surface of the bottom portion in a radial direction centered on the cylindrical center of the side peripheral portion, and are formed side by side in the circumferential direction on the outer surface of the bottom portion,
A method for manufacturing a heat exchanger (heat exchanger 1), wherein a plate-shaped member (plate-shaped member 35) fixed to an outer surface of the bottom is provided between the bases of the fins adjacent to each other in the circumferential direction,
The partition wall and the plurality of fins are integrally molded by layer-by-layer manufacturing of powder;
A method for manufacturing a heat exchanger, comprising forming the plate-shaped members provided between adjacent fins in the circumferential direction from a material having a higher emissivity than the material of the fins and fixing the plate-shaped members to the outer surface of the bottom.
（５）によれば、隔壁及びフィンを一体成形するために用いられる材料に制約がある場合でも、より高い放射率を有する材料で形成された板状部材によって熱放射（輻射伝熱）を高めることができるので、熱交換効率を向上させることができる。According to (5), even if there are restrictions on the materials used to integrally mold the partition walls and fins, heat radiation (radiant heat transfer) can be increased by using plate-shaped members made of materials with higher emissivity, thereby improving heat exchange efficiency.
（６） 温度の異なる二流体を隔てる有底筒体容器状の隔壁（隔壁３）を備える熱交換器（熱交換器１）であって、
前記隔壁は、筒形状を有する側周部（側周部１１）と、前記側周部の一方の開口を閉塞するように形成された底部（底部１３）と、を有し、
前記隔壁の外面には、複数のフィン（フィン５）が、前記側周部の筒中心を中心とする周方向に並んで形成されており、
各前記フィンは、前記底部の外面に接続する基部（基部１９）を有し、
前記複数のフィンの前記基部は、並行に並んで形成されており、
隣り合う前記フィンの前記基部の間には、前記底部の外面に固定された板状部材（板状部材３５）が設けられており、
前記隔壁及び前記複数のフィンは、同一の材料で一体成形されており、
前記板状部材は、前記フィンの材料よりも高い放射率又は耐熱性を有する他の材料で形成されている、熱交換器。 (6) A heat exchanger (heat exchanger 1) including a partition (partition 3) in the form of a cylindrical container with a bottom that separates two fluids at different temperatures,
The partition wall has a cylindrical side peripheral portion (side peripheral portion 11) and a bottom portion (bottom portion 13) formed to close one opening of the side peripheral portion,
A plurality of fins (fins 5) are formed on the outer surface of the partition wall and are arranged in a circumferential direction around the cylinder center of the side peripheral portion,
Each of the fins has a base (base 19) that connects to the outer surface of the bottom;
The base portions of the plurality of fins are formed in parallel to one another,
A plate-shaped member (plate-shaped member 35) is provided between the base portions of adjacent fins and is fixed to the outer surface of the bottom portion,
the partition wall and the plurality of fins are integrally molded from the same material,
A heat exchanger, wherein the plate-like member is formed of a material having a higher emissivity or heat resistance than the material of the fins.
（６）によれば、隔壁及びフィンを一体成形するために用いられる材料に制約がある場合でも、より高い放射率を有する材料で形成された板状部材によって熱放射（輻射伝熱）を高めることができるので、熱交換効率を向上させることができる。According to (6), even if there are restrictions on the materials used to integrally mold the partition walls and fins, heat radiation (radiant heat transfer) can be increased by using plate-shaped members made of materials with higher emissivity, thereby improving heat exchange efficiency.
１ 熱交換器
３ 隔壁
５ フィン
５Ｌ 第１フィン
５Ｓ 第２フィン
１１ 側周部
１３ 底部
１９ 基部
３５ 板状部材1 Heat exchanger 3 Partition wall 5 Fin 5L First fin 5S Second fin 11 Side periphery 13 Bottom 19 Base 35 Plate-like member
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005204819A (en) | 2004-01-21 | 2005-08-04 | Seiko Kikai Kk | Cooking vessel |
| US20100083949A1 (en) | 2008-10-06 | 2010-04-08 | Huang Lee Lisheng | Energy efficient griddle plate |
| JP3198617U (en) | 2012-07-10 | 2015-07-16 | アイシス イノベーション リミテッドＩｓｉｓ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｌｉｍｉｔｅｄ | Container for heating |
| JP2021188872A (en) | 2020-06-03 | 2021-12-13 | 本田技研工業株式会社 | Heat exchanger |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2021188872A (en) | 2020-06-03 | 2021-12-13 | 本田技研工業株式会社 | Heat exchanger |
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2023152618A (en) | 2023-10-17 |
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
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