(57)【要約】【課題】  熱交換器の放熱性能の向上、及び省スペース化が可能な排熱回収用熱交換器を提供する。【解決手段】  本発明に係る排熱回収用熱交換器は、排熱回収型熱源１の側方を囲うように立設され、低温側流体流通路６，７と高温側流体流通路８，９とが内部に隣接して形成された側壁部２，３と、排熱回収型熱源１の上方を覆うように設けられ、側壁部２，３の低温側流体流通路６，７と高温側流体流通路８，９とにそれぞれ連通するように低温側流体流通路１６と高温側流体流通路１７とが内部に隣接して形成された天井部４とを備え、側壁部２，３の下部には低温側流体用入口１２，１３及び高温側流体用出口１４，１５が設けられ、天井部４の下面側には低温側流体用出口１９及び高温側流体用入口２０が設けられている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排熱回収型熱源の上方と側方の少なくとも一方向を覆うように設けられ、内部に低温側流体流通路と高温側流体流通路とが隣接して形成されていることを特徴とする排熱回収用熱交換器。
【請求項２】
排熱回収型熱源の側方を囲うように立設され、低温側流体流通路と高温側流体流通路とが内部に隣接して形成された側壁部と、
前記排熱回収型熱源の上方を覆うように設けられ、前記側壁部の前記低温側流体流通路と前記高温側流体流通路とにそれぞれ連通するように低温側流体流通路と高温側流体流通路とが内部に隣接して形成された天井部と、
を備え、前記側壁部の下部には前記低温側流体流通路の入口及び前記高温側流体流通路の出口が設けられ、前記天井部の下面側には低温側流体流通路の出口及び高温側流体流通路の入口が設けられている請求項１に記載の排熱回収用熱交換器。
【請求項３】
前記側壁部と前記天井部は、伝熱プレートを曲成することにより一体に形成されている請求項２に記載の排熱回収用熱交換器。
【請求項４】
前記側壁部は、少なくとも対向して一対設けられている請求項２又は３に記載の排熱回収用熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低温側流体と高温側流体との間で熱交換を行うための熱交換器に関し、特に、燃料電池等の熱源から排熱を回収するための排熱回収用熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料電池等の熱源から排熱を回収し、その回収した排熱を給湯等の用途に利用する排熱回収システムが知られており、この排熱回収システムにおいて、排熱を回収するために熱交換器が設けられている。
【０００３】
この種の従来の排熱回収用熱交換器は、熱源、例えば、燃料電池と、該燃料電池からの排熱を利用する機器、例えば、貯湯槽との間に配置されるようになっており、熱交換器と燃料電池との間は高温側流体用循環配管により接続され、熱交換器と貯湯槽との間は低温側流体用循環配管により接続される。そして、燃料電池から回収された排熱は、高温側流体用循環配管から熱交換器を介して低温側流体用循環配管を通り、貯湯タンク側に移動されるようになっている。（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２８２１０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した従来の排熱回収用熱交換器は、熱源から離れた位置に配置され、熱源との間は高温側流体用循環配管によって接続されるようになっている。そのため、熱源から回収された排熱が高温側流体用循環配管を通って熱交換器に移動されている間に放熱ロスが発生し、その高温側流体の温度が低下してしまうため、熱交換器における放熱性能を向上させることが難しいといった問題があった。また、熱源の他に熱交換器や循環配管を配置するための平面スペースが必要となるため、スペースの増大化の要因となるといった問題もあった。
【０００６】
本発明は、上記した課題を解決すべくなされたものであり、熱交換器の放熱性能の向上、及び省スペース化が可能な排熱回収用熱交換器を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る排熱回収用熱交換器は、排熱回収型熱源１の上方と側方の少なくとも一方向を覆うように設けられ、内部に低温側流体流通路６，７，１６と高温側流体流通路８，９，１７とが隣接して形成されていることを特徴とする。
【０００８】
そして、好ましくは、排熱回収型熱源１の側方を囲うように立設され、低温側流体流通路６，７と高温側流体流通路８，９とが内部に隣接して形成された側壁部２，３と、排熱回収型熱源１の上方を覆うように設けられ、側壁部２，３の低温側流体流通路６，７と高温側流体流通路８，９とにそれぞれ連通するように低温側流体流通路１６と高温側流体流通路１７とが内部に隣接して形成された天井部４とを備え、側壁部２，３の下部には低温側流体用入口１２，１３及び高温側流体用出口１４，１５が設けられ、天井部４の下面側には低温側流体用出口１９及び高温側流体用入口２０が設けられている。
【０００９】
また、側壁部２，３と天井部４は、伝熱プレートを曲成することにより一体に形成されていてもよく、さらに、少なくとも対向する一対の側壁部２，３を備えていてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、排熱回収用熱交換器が排熱回収型熱源を囲繞するように構成されているため、排熱回収型熱源から外部への放熱を遮断し、排熱を回収することができる。したがって、排熱回収型熱源及び排熱回収用熱交換器の熱効率を高めることができる。
【００１１】
また、排熱回収型熱源からの排熱が循環配管等を介さずに直接、排熱回収用熱交換器に流入するように構成されているため、その熱交換器等を設置するための平面スペースを削減でき、省スペース化を図ることが可能となる。
【００１２】
さらに、少なくとも排熱回収型熱源の下方は開放されているため、排熱回収型熱源や排熱回収型熱交換器の着脱作業を容易に行うことができる。
【００１３】
さらにまた、伝熱プレートを曲成することにより側壁部と天井部を一体に形成した場合には、曲がり部分にダクト等の別部品を使用する必要がなく、製造コストの削減が可能となる。また、曲がり部分も伝熱部として使用できるため、熱交換器の放熱性能を向上させることができる。さらに、曲がり部分により、熱応力を緩和することができるため、各流体の出入口等が固定されたとしても、その固定部分や伝熱プレートに過度な力が作用し、破壊されるのを防止することができる等、種々の優れた効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。ここで、図１は本発明の実施の形態に係る排熱回収用熱交換器を示す斜視図、図２はその断面図である。
【００１５】
この排熱回収用熱交換器は、排熱回収型熱源１の両側方を囲うように対向して立設された一対の側壁部２，３と、排熱回収型熱源１の上方を覆うように設けられた天井部４とから構成されており、各側壁部２，３と天井部４とは、２枚の伝熱プレートから成るセル５を直角方向に曲成することにより一体に形成されている。
【００１６】
各側壁部２，３の内部には、それぞれ複数（図示では２個）の扁平な低温側流体流通路６，７が並設されていると共に、その各低温側流体流通路６，７の間及び低温側流体流通路６，７と側壁部２，３の内面との間には、低温側流体流通路６，７に隣接してそれぞれ高温側流体流通路８，９が形成されており、高温側流体流通路８，９にはフィン１０，１１が充填されている。そして、各側壁部２，３の下部には、低温側流体流通路６，７の入口１２，１３が設けられていると共に、高温側流体流通路８，９の出口１４，１５が設けられており、低温側流体と高温側流体とが対向して流通するようになっている。
【００１７】
一方、天井部４の内部には、各側壁部２，３の低温側流体流通路６，７と連通するように、それぞれ扁平な低温側流体流通路１６が並設されていると共に、その各低温側流体流通路１６の間及び低温側流体流通路１６と天井部４の内面との間には、各側壁部２，３の高温側流体流通路８，９と連通するように、低温側流体流通路１６に隣接して高温側流体流通路１７が形成されており、高温側流体流通路１７にはフィン１８が充填されている。そして、天井部４の下面側には、低温側流体流通路１６の出口１９が設けられていると共に、高温側流体流通路１７の入口２０が設けられており、低温側流体流通路１６の出口１９と排熱回収型熱源１とはダクト２１で接続されている。
【００１８】
なお、図３〜図５に示すように、セル５の内部にインナーフィン２４を充填してもよく、その場合のインナーフィン２４は、低温流体流通路６，７の入口１２，１３からセル５内部に水平に流入した低温側流体が各側壁部２，３に沿って垂直に流通し、天井部４の低温流体流通路１６の出口１９から確実に外部に流出するように、配設されているのが好ましい。この場合、低温側流体は、高温側流体と対向する方向に流通し、インナーフィン２４を介して高温側流体と熱交換することが可能となるため、熱交換器の熱交換性能を向上させることができる。
【００１９】
また、図６及び図７に示すように、インナーフィン２４を設置する代わりに、或いは、インナーフィン２４の設置に加えて、セル５を構成する伝熱プレート２５の表面にウェーブ２６を形成させてもよい。この場合には、ウェーブ２６により伝熱プレート２５の伝熱面積を増加することができるため、熱交換器の熱交換性能をさらに向上させることが可能となる。
【００２０】
次に、本発明の実施の形態に係る排熱回収用熱交換器の作用を説明する。
【００２１】
排熱回収型熱源１からの排熱により高温となった高温側流体は、上昇し、高温側流体流通路１７の入口２０から天井部４の高温側流体流通路１７内に流入後、曲がり部分２２，２３を通って、各側壁部２，３の高温側流体流通路８，９内に流入、降下し、高温側流体流通路８，９の出口１４，１５から外部へ流出する。
【００２２】
一方、低温側流体は、各低温側流体流通路６，７の入口１２，１３から側壁部２，３の低温側流体流通路６，７内に流入後、前記高温側流体と対向するように上昇し、曲がり部分２２，２３を通って、天井部４の低温側流体流通路１６内に流入する。そして、低温側流体は、低温側流体流通路１６内を前記高温側流体と対向するように流通後、低温側流体流通路１６の出口１９からダクト２１を通って排熱回収型熱源１内に流入する。
【００２３】
この間、低温側流体流通路６，７，１６を流通する低温側流体と、高温側流体流通路１７，８，９を流通する高温側流体との間で熱交換が行われ、高温側流体側から低温側流体側に熱が移動し、排熱回収型熱源１の排熱が回収される。
【００２４】
上記したように、本発明の実施の形態に係る排熱回収用熱交換器により排熱回収型熱源１が囲繞され、排熱回収型熱源１から外部への放熱が遮断され、排熱を回収することができるため、その熱源及び熱交換器の熱効率を高めることができる。また、排熱回収用熱交換器が排熱回収型熱源１を囲繞し、排熱回収型熱源１からの排熱が循環配管等を介さずに直接、排熱回収用熱交換器に流入するように排熱回収用熱交換器が配置されているため、その熱交換器や循環配管等を設置するための平面スペースを削減することができ、省スペース化を図ることが可能となる。
【００２５】
さらに、上記した排熱回収用熱交換器は、伝熱プレートを曲成することにより側壁部２，３と天井部４が一体に形成されているため、曲がり部分２２，２３にダクト等の別部品を使用する必要がなく、製造コストの削減が可能となる。また、曲がり部分２２，２３も伝熱部として使用できるため、熱交換器の放熱性能を向上させることができる。さらに、曲がり部分２２，２３により、熱応力を緩和することができるため、各流体の出入口が固定されているとしても、その固定部分や伝熱プレートに過度な力が作用し、破壊されるのを防止することができる。
【００２６】
さらにまた、上記した実施の形態に係る排熱回収用熱交換器によれば、排熱回収型熱源１の下方及び側方が開放されているため、排熱回収用熱源１又は排熱回収型熱交換器の着脱作業を容易に行うことができるようになる。
【００２７】
なお、上記した実施の形態では、一対の側壁部２，３が対向するように設けられているが、これは単なる例示に過ぎず、排熱回収型熱源１の側方３面、或いは、４面すべてを、側壁部で取り囲むように構成してもよい。さらに、排熱回収型熱源１の上方のみを覆うように構成したり、或いは、その側方のみを覆うように構成したりしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態に係る排熱回収用熱交換器を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る排熱回収用熱交換器を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る排熱回収用熱交換器におけるセル内部を示す正面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る排熱回収用熱交換器におけるセル内部を示す平面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る排熱回収用熱交換器におけるセル内部を示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る排熱回収用熱交換器における伝熱プレートを示す正面図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る排熱回収用熱交換器における伝熱プレートを示す平面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１          排熱回収型熱源
２          側壁部
３          側壁部
４          天井部
６          低温側流体流通路
７          低温側流体流通路
８          高温側流体流通路
９          高温側流体流通路
１２        （低温側流体流通路の）入口
１３        （低温側流体流通路の）入口
１４        （高温側流体流通路の）出口
１５        （高温側流体流通路の）出口
１６        低温側流体流通路
１７        高温側流体流通路
１９        （低温側流体流通路の）出口
２０        （高温側流体流通路の）入口
【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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【図７】
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