(57)【要約】【課題】  小型化したまま、ダクトを流通する気体が入口面の隅部まで広がるようにすることができる熱交換器を提供する。【解決手段】  高温側入口面１１と高温側出口面１２とを連通する複数の高温流路１６と、低温側入口面１３と低温側出口面１４とを連通する複数の低温流路１７とが設けられるとともに、熱伝導性材料で形成されたコア１０と、高温側入口連結管２０と、高温側出口連結管２１と、低温側入口連結管３０と、低温側出口連結管３１とを備える熱交換器７であって、設定方向に流通する気体が、旋回流となるように変化させる旋回流部材１８、１９を備え、旋回流部材１８、１９は、高温側入口連結管２０のダクト２０ｃの内側或いは低温側入口連結管３０のダクト３０ｃの内側の少なくともどちらか一方に配置されていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温側入口面と、当該高温側入口面と対向する高温側出口面と、低温側入口面と、当該低温側入口面と対向する低温側出口面とを有する直方体形状であり、高温側入口面と高温側出口面とを連通する高温流路と、低温側入口面と低温側出口面とを連通する低温流路とが設けられるとともに、熱伝導性材料で形成されたコアと、
筒形状のダクトと、当該ダクトの一端部に形成されたパンとを有する高温側入口連結管と、
筒形状のダクトと、当該ダクトの一端部に形成されたパンとを有する高温側出口連結管と、
筒形状のダクトと、当該ダクトの一端部に形成されたパンとを有する低温側入口連結管と、
筒形状のダクトと、当該ダクトの一端部に形成されたパンとを有する低温側出口連結管とを備え、
前記高温側入口連結管のパンは、前記高温側入口面の周縁部と接続され、
前記高温側出口連結管のパンは、前記高温側出口面の周縁部と接続され、
前記低温側入口連結管のパンは、前記低温側入口面の周縁部と接続され、
前記低温側出口連結管のパンは、前記低温側出口面の周縁部と接続される熱交換器であって、
前記高温側入口連結管のダクトの内側或いは低温側入口連結管のダクトの内側の少なくともどちらか一方に配置されている旋回流部材を備え、
前記旋回流部材は、前記ダクトの内側を設定方向に流通する気体が旋回流となるように、変化させることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記旋回流部材は、円筒部材と、当該円筒部材の側面に立設するように形成された複数の湾曲板状体とを有し、
前記円筒部材の内側を流通する気体を、前記設定方向を維持したまま流通させるとともに、前記円筒部材の外側を流通する気体を、旋回流として流通させることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記高温側入口連結管のダクトは、直径ＲＨの円筒形状であり、前記高温側入口面の対角線の長さＬＨは、ＲＨ以上であるか、及び／又は、前記低温側入口連結管のダクトは、直径ＲＬの円筒形状であり、前記低温側入口面の対角線の長さＬＬは、ＲＬ以上であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器に関し、特に高温の空気と低温の気体との間で熱交換を行う航空機用熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機用空気調和装置として、機内（コックピットやキャビン等）の冷房、暖房、換気等を行うために、高温空気と低温空気との間で熱交換を行う熱交換器が多数存在する（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ここで、熱交換器の構成及び動作について説明する。図４は、従来の熱交換器の概略構成の一例を示す斜視図であり、図５は、図４に示す熱交換器の断面図である。また、図６は、図４及び図５に示すコアの斜視図である。なお、図５〜図６では、空気の一部の流れを示す矢印のみを記載している。
熱交換器１０７は、金属製のコア１０と、フランジ２０ａとパン２０ｂとダクト２０ｃとを有する金属製の高温側入口連結管２０と、フランジ２１ａとパン２１ｂとダクト２１ｃとを有する金属製の高温側出口連結管２１と、フランジ３０ａとパン３０ｂとダクト３０ｃとを有する金属製の低温側入口連結管３０と、フランジ３１ａとパン３１ｂとダクト３１ｃとを有する金属製の低温側出口連結管３１とを備える。
【０００４】
図６に示すように、コア１０は、Ｌ１×Ｌ２×Ｌ３の直方体形状であり、右側面がＬ１×Ｌ２の高温側入口面１１となり、左側面がＬ１×Ｌ２の高温側出口面１２となり、前側面がＬ１×Ｌ３の低温側入口面１３となり、後側面がＬ１×Ｌ３の低温側出口面１４となる。
そして、コア１０は、内部に高温側入口面１１と高温側出口面１２とを左右方向に連通する複数の筒形状の高温流路１６を有するとともに、低温側入口面１３と低温側出口面１４とを前後方向に連通する複数の筒形状の低温流路１７を有する。
複数の高温流路１６と複数の低温流路１７とは、効率よく熱交換が行われるように、上下方向で互いに交互に並んでいる。なお、複数の高温流路１６及び複数の低温流路１７の内部には、波形状の薄い金属製のフィンが形成されている。
このようなコア１０に用いられる金属としては、例えば、ステンレス（耐食鋼）や、アルミニウム等が挙げられる。
【０００５】
高温側入口連結管２０においては、直径ＲＨの円筒形状のダクト２０ｃの一端部にパン２０ｂが形成されるとともに、ダクト２０ｃの他端部にフランジ２０ａが形成されている。なお、高温側出口連結管２１も、高温側入口連結管２０と同様な構造をしている。また、高温側入口面１１の対角線の長さＬＨは、直径ＲＨより大きくなっている。
低温側入口連結管３０においては、直径ＲＬの円筒形状のダクト３０ｃの一端部にパン３０ｂが形成されるとともに、ダクト３０ｃの他端部にフランジ３０ａが形成されている。なお、低温側出口連結管３１も、低温側入口連結管３０と同様な構造をしている。また、低温側入口面１３の対角線の長さＬＬは、直径ＲＬより大きくなっている。
【０００６】
高温側入口面１１の周縁部は、高温側入口連結管２０のパン２０ｂと溶接により液密に接続されているとともに、高温側出口面１２の周縁部は、高温側出口連結管２１のパン２１ｂと溶接により液密に接続されている。これにより、高温側入口連結管２０の内側を流通する気体が、コア１０の高温側入口面１１の複数の高温流路１６で分岐して、その後、高温側出口面１２の複数の高温流路１６から再び集まった気体が、高温側出口連結管２１の内側を流通するようになっている。
低温側入口面１３の周縁部は、低温側入口連結管３０のパン３０ｂと溶接により液密に接続されているとともに、低温側出口面１４の周縁部は、低温側出口連結管３１のパン３１ｂと溶接により液密に接続されている。これにより、低温側入口連結管３０の内側を流通する気体が、コア１０の低温側入口面１３の複数の低温流路１７で分岐して、その後、低温側出口面１４の複数の低温流路１７から再び集まった気体が、低温側出口連結管３１の内側を流通するようになっている。
【０００７】
このような熱交換器１０７を、高温側入口連結管２０のフランジ２０ａと、高温側出口連結管２１のフランジ２１ａとを用いて、高温の空気が流通する航空機の高温側配管中に連結するとともに、低温側入口連結管３０のフランジ３０ａと、低温側出口連結管３１のフランジ３１ａとを用いて、低温の空気が流通する航空機の低温側配管中に連結する。これにより、高温の空気がコア１０の複数の高温流路１６を左右方向に流通するとともに、低温の空気がコア１０の複数の低温流路１７を前後方向に流通することで、金属製のコア１０に熱が伝導するので、高温の空気と低温の空気との間で熱交換が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−３２１６９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、高温側入口連結管２０のダクト２０ｃは、直径ＲＨの円筒形状であり、高温側入口面１１は、Ｌ１×Ｌ２の長方形状であるので、ダクト２０ｃと高温側入口面１１の周縁部とを連結するためにパン２０ｂがあるが、ダクト２０ｃの内側を流通する気体が高温側入口面１１の全面に均一に広がるようにするため、パン２０ｂの長さＰＨを長くする必要がある。
また、低温側入口連結管３０のダクト３０ｃは、直径ＲＬの円筒形状であり、低温側入口面１３は、Ｌ１×Ｌ３の長方形状であるので、ダクト３０ｃと低温側入口面１３の周縁部とを連結するためにパン３０ｂがあるが、ダクト３０ｃの内側を流通する気体が低温側入口面１３の全面に均一に広がるようにするため、パン３０ｂの長さＰＬを長くする必要がある。
しかしながら、パン３０ｂの長さＰＨやパン３０ｂの長さＰＬを長くすると、熱交換器１０７が大きくなるという問題点があるので、従来の熱交換器１０７では、空気流れが高温側入口面１１や低温側入口面１３の全面に均一に広がらないが、パン３０ｂの長さＰＨやパン３０ｂの長さＰＬを短くしている。
そこで、本発明は、小型化したまま、ダクトを流通する気体が入口面の隅部まで広がるようにすることができ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】
【００１０】
上記課題を解決するためになされた本発明の熱交換器は、高温側入口面と、当該高温側入口面と対向する高温側出口面と、低温側入口面と、当該低温側入口面と対向する低温側出口面とを有する直方体形状であり、高温側入口面と高温側出口面とを連通する高温流路と、低温側入口面と低温側出口面とを連通する低温流路とが設けられるとともに、熱伝導性材料で形成されたコアと、筒形状のダクトと、当該ダクトの一端部に形成されたパンとを有する高温側入口連結管と、筒形状のダクトと、当該ダクトの一端部に形成されたパンとを有する高温側出口連結管と、筒形状のダクトと、当該ダクトの一端部に形成されたパンとを有する低温側入口連結管と、筒形状のダクトと、当該ダクトの一端部に形成されたパンとを有する低温側出口連結管とを備え、前記高温側入口連結管のパンは、前記高温側入口面の周縁部と接続され、前記高温側出口連結管のパンは、前記高温側出口面の周縁部と接続され、前記低温側入口連結管のパンは、前記低温側入口面の周縁部と接続され、前記低温側出口連結管のパンは、前記低温側出口面の周縁部と接続される熱交換器であって、前記高温側入口連結管のダクトの内側或いは低温側入口連結管のダクトの内側の少なくともどちらか一方に配置されている旋回流部材を備え、前記旋回流部材は、前記ダクトの内側を設定方向に流通する気体が旋回流となるように、変化させるようにしている。
【００１１】
ここで、「設定方向」とは、任意の一方向のことをいい、例えば、筒形状のダクトの軸方向となる。
本発明の熱交換器によれば、設定方向に流通する気体が、旋回流となるように変化させる旋回流部材を備える。旋回流部材は、高温側入口連結管のダクトの内側や低温側入口連結管のダクトの内側に配置される。
これにより、ダクトの内側を流通する気体は、旋回流部材によって旋回流として流通する。そして、ダクトの内側を流通する気体がパンに到達すると、旋回流であるので、短い距離で広がることになる。つまり、ダクトの内側を流通する気体が入口面の隅部まで広がることになる。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明の熱交換器によれば、小型化するとともに、ダクトを流通する気体が入口面の隅部まで広がるようにすることができるので、高温の気体と低温の気体との間で熱交換を効率よく行うことができる。
【００１３】
（その他の課題を解決するための手段および効果）
また、本発明の熱交換器においては、前記旋回流部材は、円筒部材と、当該円筒部材の側面に立設するように形成された複数の湾曲板状体とを有し、前記円筒部材の内側を流通する気体を、前記設定方向を維持したまま流通させるとともに、前記円筒部材の外側を流通する気体を、旋回流として流通させるようにしてもよい。
本発明の熱交換器によれば、ダクトを流通する気体が入口面の全面に均一に広がるようにすることができるので、高温の気体と低温の気体との間で熱交換を効率よく行うことができる。
さらに、本発明の熱交換器においては、前記高温側入口連結管のダクトは、直径ＲＨの円筒形状であり、前記高温側入口面の対角線の長さＬＨは、ＲＨ以上であるか、及び／又は、前記低温側入口連結管のダクトは、直径ＲＬの円筒形状であり、前記低温側入口面の対角線の長さＬＬは、ＲＬ以上であるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態である熱交換器の概略構成の一例を示す斜視図である。
【図２】図１に示す熱交換器の断面図である。
【図３】図１に示すベーンの斜視図である。
【図４】従来の熱交換器の概略構成の一例を示す斜視図である。
【図５】図４に示す熱交換器の断面図である。
【図６】図４及び図５に示すコアの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれることはいうまでもない。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態である熱交換器の概略構成の一例を示す斜視図であり、図２は、図１に示す熱交換器の断面図である。また、図３は、図１に示すベーンの斜視図である。なお、図１及び図２では、空気の一部の流れを示す矢印のみを記載している。また、従来の熱交換器１０７と同様のものについては、同じ符号を付している。
熱交換器７は、金属製のコア１０と、フランジ２０ａとパン２０ｂとダクト２０ｃとを有する金属製の高温側入口連結管２０と、フランジ２１ａとパン２１ｂとダクト２１ｃとを有する金属製の高温側出口連結管２１と、フランジ３０ａとパン３０ｂとダクト３０ｃとを有する金属製の低温側入口連結管３０と、フランジ３１ａとパン３１ｂとダクト３１ｃとを有する金属製の低温側出口連結管３１と、高温側ベーン（旋回流部材）１８と、低温側ベーン（旋回流部材）１９とを備える。
【００１７】
高温側ベーン１８は、直径ＳＨの円筒部材１８ａと、円筒部材１８ａの側面に立設するように形成された４枚の湾曲板状体１８ｂとを有する。４枚の湾曲板状体１８ｂは、円筒部材１８ａの側面に等間隔となるように形成されている。
そして、高温側入口連結管２０のダクト２０ｃの内側に配置される。これにより、高温側入口連結管２０のダクト２０ｃの内側の中央部を設定方向に流通する気体が、円筒部材１８ａの内側を通過することにより、設定方向を維持したまま流通する。つまり、円筒部材１８ａの内側を通過する気体には、旋回流を発生させない。
一方、ダクト２０ｃの内側の周縁部を設定方向に流通する気体は、円筒部材１８ａの外側を通過することにより、湾曲板状体１８ｂに当たり、旋回流となる。
なお、低温側ベーン１９も、高温側ベーン１８と同様な構造をしており、低温側入口連結管３０のダクト３０ｃの内側に配置される。
【００１８】
このような熱交換器７を、高温側入口連結管２０のフランジ２０ａと、高温側出口連結管２１のフランジ２１ａとを用いて、高温の空気が流通する航空機の高温側配管中に連結するとともに、低温側入口連結管３０のフランジ３０ａと、低温側出口連結管３１のフランジ３１ａとを用いて、低温の空気が流通する航空機の低温側配管中に連結する。
これにより、高温側入口連結管２０のダクト２０ｃの内側の中央部を設定方向に流通する高温の空気は、設定方向を維持したまま流通するので、高温側入口面１１の中央部に送られ、一方、ダクト２０ｃの内側の周縁部を設定方向に流通する高温の空気は、旋回流となり、高温側入口面１１の隅部に送られる。また、低温側入口連結管３０のダクト３０ｃの内側の中央部を設定方向に流通する低温の空気は、設定方向を維持したまま流通するので、低温側入口面１３の中央部に送られ、一方、ダクト２０ｃの内側の周縁部を設定方向に流通する低温の空気は、旋回流となり、低温側入口面１３の隅部に送られる。
その結果、パン３０ｂの長さＰＨやパン３０ｂの長さＰＬを短くしても、高温の空気がコア１０の複数の高温流路１６を均一に左右方向に流通するとともに、低温の空気がコア１０の複数の低温流路１７を均一に前後方向に流通することで、金属製のコア１０に熱が伝導するので、高温の空気と低温の空気との間で熱交換が効率よく行われる。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明は、例えば、高温の空気と低温の気体との間で熱交換を行う航空機用熱交換器に利用することができる。
【符号の説明】
【００２０】
７、１０７：  熱交換器
１０：  コア
１１：  高温側入口面
１２：  高温側出口面
１３：  低温側入口面
１４：  低温側出口面
１６：  高温流路
１７：  低温流路
１８：  高温側ベーン（旋回流部材）
１９：  低温側ベーン（旋回流部材）
２０：  高温側入口連結管
２１：  高温側出口連結管
３０：  低温側入口連結管
３１：  低温側出口連結管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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