JP2001038198A - 流体隔流装置 - Google Patents
流体隔流装置Info
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- JP2001038198A JP2001038198A JP11219753A JP21975399A JP2001038198A JP 2001038198 A JP2001038198 A JP 2001038198A JP 11219753 A JP11219753 A JP 11219753A JP 21975399 A JP21975399 A JP 21975399A JP 2001038198 A JP2001038198 A JP 2001038198A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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- Fuel Cell (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
- Filtration Of Liquid (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱交換器、濾過器、集塵器、燃料電池のよう
な間接的接触や、透過もしくは化学反応器等に適し、コ
ンパクトで構造単純な流体の隔流装置を提供する。 【解決手段】 螺旋状に求心方向に向った後、遠心方向
を向く隔離板３で仕切られ、該隔離板３を介して、互い
に隣接する第１の流路と第２の流路とが、二重渦巻状に
配置されている。
な間接的接触や、透過もしくは化学反応器等に適し、コ
ンパクトで構造単純な流体の隔流装置を提供する。 【解決手段】 螺旋状に求心方向に向った後、遠心方向
を向く隔離板３で仕切られ、該隔離板３を介して、互い
に隣接する第１の流路と第２の流路とが、二重渦巻状に
配置されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱交換器、濾過
器、集塵器、燃料電池等に有利に適用しうるものであっ
て、広義における流体の隔流装置に関する。
器、集塵器、燃料電池等に有利に適用しうるものであっ
て、広義における流体の隔流装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】熱交換器として、高温流体が通る配管
を、低温流体を充満した容積部分内に配設したものはよ
く知られている。また、燃料電池のような化学的反応装
置では、水素と酸素とを、電解質層を挟んで、それと直
交する方向に流すことにより、相互作用させるようにな
っている。
を、低温流体を充満した容積部分内に配設したものはよ
く知られている。また、燃料電池のような化学的反応装
置では、水素と酸素とを、電解質層を挟んで、それと直
交する方向に流すことにより、相互作用させるようにな
っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述した形式の熱交換
器では、所望の熱交換性能を得るためには、装置が大型
化してしまう。また、上述の燃料電池では、発電容量を
大きくするために単電池を積層すると、各単電池への配
管系が複雑となる。流体を仕切板を通過させるようにし
た従来の濾過器や集塵器等においても、同様の問題があ
る。
器では、所望の熱交換性能を得るためには、装置が大型
化してしまう。また、上述の燃料電池では、発電容量を
大きくするために単電池を積層すると、各単電池への配
管系が複雑となる。流体を仕切板を通過させるようにし
た従来の濾過器や集塵器等においても、同様の問題があ
る。
【０００４】本発明の目的は、上述の従来の問題点に鑑
み、熱交換器、濾過器、集塵器、燃料電池のように、仕
切板を介して隔離した流体を、熱交換、透過、もしくは
化学反応等させるのに適する、小容積で構造の簡単な流
体隔流装置を提供することにある。
み、熱交換器、濾過器、集塵器、燃料電池のように、仕
切板を介して隔離した流体を、熱交換、透過、もしくは
化学反応等させるのに適する、小容積で構造の簡単な流
体隔流装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によると、上記課
題は、次のようにして解決される。 (１) 螺旋状に求心方向に向った後、遠心方向を向く隔
離板で仕切られ、該隔離板を介して、互いに隣接する第
１の流路と第２の流路とが、二重渦巻状に配置されてい
る。
題は、次のようにして解決される。 (１) 螺旋状に求心方向に向った後、遠心方向を向く隔
離板で仕切られ、該隔離板を介して、互いに隣接する第
１の流路と第２の流路とが、二重渦巻状に配置されてい
る。
【０００６】(２) 上記(１)項において、二重渦巻きを
形成する第１及び第２の流路に面する隔離板の材質を異
なるものとする。
形成する第１及び第２の流路に面する隔離板の材質を異
なるものとする。
【０００７】(３) 上記(１)または(２)項において、第
１、第２の各流路の一端部に流体の出入口を設け、同じ
く他端部にも流体の出入口を設ける。
１、第２の各流路の一端部に流体の出入口を設け、同じ
く他端部にも流体の出入口を設ける。
【０００８】(４) 上記(１)〜(３)項のいずれかにおい
て、各流路へ供給される流体を、温度の異なるものとす
ることにより、両流体間における熱エネルギの交換を図
るようにする。
て、各流路へ供給される流体を、温度の異なるものとす
ることにより、両流体間における熱エネルギの交換を図
るようにする。
【０００９】(５) 上記(１)〜(３)項のいずれかにおい
て、一方の流路へ流入させられる流体を、被濾過物を含
有するものとし、他方の流路から流出させられる流体
を、濾過後の流体として、濾過を図るようにする。
て、一方の流路へ流入させられる流体を、被濾過物を含
有するものとし、他方の流路から流出させられる流体
を、濾過後の流体として、濾過を図るようにする。
【００１０】(６) 上記(１)〜(３)項のいずれかにおい
て、隔離板を高分子電解膜を包含するものとし、一方の
流路には燃料としての水素等を、他方の流路には酸素等
の酸化剤を流通させることにより、燃料電池を形成させ
る。
て、隔離板を高分子電解膜を包含するものとし、一方の
流路には燃料としての水素等を、他方の流路には酸素等
の酸化剤を流通させることにより、燃料電池を形成させ
る。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の流体隔流装置の
ある実施態様を示す斜視図、図２は、図１の拡大横断面
図、図３は、同じく縦断面図、図４は、巻回する直前の
状態における隔離板の例を示す平面図である。
ある実施態様を示す斜視図、図２は、図１の拡大横断面
図、図３は、同じく縦断面図、図４は、巻回する直前の
状態における隔離板の例を示す平面図である。
【００１２】図１に示すように、この流体隔流装置は密
閉円筒状をなし、その外周面は、断熱材からなる保護層
(１)で被覆され、上下面は、円形の鏡板(２)で閉塞され
ている。
閉円筒状をなし、その外周面は、断熱材からなる保護層
(１)で被覆され、上下面は、円形の鏡板(２)で閉塞され
ている。
【００１３】保護層(１)および上下の鏡板(２)で囲まれ
た筒室内には、流体を隔離するための隔離板(３)によ
り、螺旋状流路が形成されている。
た筒室内には、流体を隔離するための隔離板(３)によ
り、螺旋状流路が形成されている。
【００１４】この流路の詳細を、図２〜図４を参照して
説明する。
説明する。
【００１５】高さ方向の幅が一定で、熱伝導性の良好な
金属からなる帯状の隔離板(３)を、その基端部(3a)を最
外側として、漸次小径となるように、一定間隔で螺旋状
に内向巻回(3b)とした後、その内側端である中心部にお
いて、前記間隔の約１／２の半径をもって、反転巻曲(3
c)した後、同じ半径をもって反転巻曲(3d)することによ
り巴状とし、続いて、漸次大径となるとともに、前記間
隔のほぼ中間に位置するように、螺旋状に外向巻回(3e)
し、隔離板(３)の先端部(3f)を、前記基端(3a)の径方向
の反対側に位置させてある。
金属からなる帯状の隔離板(３)を、その基端部(3a)を最
外側として、漸次小径となるように、一定間隔で螺旋状
に内向巻回(3b)とした後、その内側端である中心部にお
いて、前記間隔の約１／２の半径をもって、反転巻曲(3
c)した後、同じ半径をもって反転巻曲(3d)することによ
り巴状とし、続いて、漸次大径となるとともに、前記間
隔のほぼ中間に位置するように、螺旋状に外向巻回(3e)
し、隔離板(３)の先端部(3f)を、前記基端(3a)の径方向
の反対側に位置させてある。
【００１６】かくして隔離板片(３)により、恰も蚊取線
香状の二重渦巻体が形成され、その外向巻回部(3e)の外
側および内側には、それぞれ内向巻回部(3b)によって境
界が定められた第１流路(４)および第２流路(５)が形成
されている。
香状の二重渦巻体が形成され、その外向巻回部(3e)の外
側および内側には、それぞれ内向巻回部(3b)によって境
界が定められた第１流路(４)および第２流路(５)が形成
されている。
【００１７】隔離板(３)の基端部(3a)と、それに最も近
い外向巻回部(3e)との間、並びに隔離板(３)の先端部(3
f)と、それに最も近い内向巻回部(3b)との間は、それぞ
れ塞片(６)(７)をもって閉塞されている。
い外向巻回部(3e)との間、並びに隔離板(３)の先端部(3
f)と、それに最も近い内向巻回部(3b)との間は、それぞ
れ塞片(６)(７)をもって閉塞されている。
【００１８】図４は、隔離板(３)により螺旋状流路を形
成する好ましい手法を示す。隔離板(３)の基端部(3a)お
よび先端部(3f)を、それぞれ一定方向（図４では上方）
に向けて直角に折曲することにより、塞片(６)(７)を形
成する。
成する好ましい手法を示す。隔離板(３)の基端部(3a)お
よび先端部(3f)を、それぞれ一定方向（図４では上方）
に向けて直角に折曲することにより、塞片(６)(７)を形
成する。
【００１９】基端部(3a)が、形成しようとする円筒体の
外周長の約１／２の長さ、先端部(3f)より突出するよう
にして、隔離板(３)を扁平横向きＵ状に反転巻曲(3c)す
ると、基端部(3a)と反転巻曲部(3c)との間は内向巻回部
(3b)に、また反転巻曲部(3c)と先端部(3f)との間は外向
巻回部(3e)となる。
外周長の約１／２の長さ、先端部(3f)より突出するよう
にして、隔離板(３)を扁平横向きＵ状に反転巻曲(3c)す
ると、基端部(3a)と反転巻曲部(3c)との間は内向巻回部
(3b)に、また反転巻曲部(3c)と先端部(3f)との間は外向
巻回部(3e)となる。
【００２０】ついで、前記内向巻回部(3b)と外向巻回部
(3e)を、平行状態を保ったままで、内向巻回部(3b)が内
側となるようにして、反転巻曲部(3c)を囲むように巻き
込めば、隔離板(３)により、図２に示すような蚊取線香
形の二重渦巻が形成される。
(3e)を、平行状態を保ったままで、内向巻回部(3b)が内
側となるようにして、反転巻曲部(3c)を囲むように巻き
込めば、隔離板(３)により、図２に示すような蚊取線香
形の二重渦巻が形成される。
【００２１】鏡板(２)の内面には、螺旋状をなす隔離板
(３)の上下縁が適正に嵌合しうる螺旋状環溝(８)が形成
されており、隔離板(３)の上下縁は、この環溝(８)に嵌
合されて、ろう付けもしくは接着剤等により、シール状
態で固着されている。
(３)の上下縁が適正に嵌合しうる螺旋状環溝(８)が形成
されており、隔離板(３)の上下縁は、この環溝(８)に嵌
合されて、ろう付けもしくは接着剤等により、シール状
態で固着されている。
【００２２】塞片(６)(７)に隣接して、鏡板(２)には、
それぞれ第１流路(４)および第２流路(５)に通じる入口
孔(９)(10)が設けられ、また各流路(４)(５)の末端にお
いて、鏡板(２)には、出口孔(11)(12)が設けられてい
る。
それぞれ第１流路(４)および第２流路(５)に通じる入口
孔(９)(10)が設けられ、また各流路(４)(５)の末端にお
いて、鏡板(２)には、出口孔(11)(12)が設けられてい
る。
【００２３】上記の流体隔流装置において、例えば入口
孔(９)(10)より、それぞれ高温および低温の流体を流入
させると、広い面積の隔離板(３)により、高い効率をも
って熱交換が行われる。
孔(９)(10)より、それぞれ高温および低温の流体を流入
させると、広い面積の隔離板(３)により、高い効率をも
って熱交換が行われる。
【００２４】図５に示すように、一方の巻回部(3b)を微
粒子を通過できる透過性材料のものとし、他方の巻回部
(3e)を鋼板のような遮断性材料のものとし、流路(４)
(５)の一方に被濾過物または塵を含有する流体を導入す
るようにすれば、効率のよい濾過器または集塵器が得ら
れる。なお、図５における(13)は、材質の異なる巻回部
(3b)(3e)の内端同士のジョイントを示し、他の符号は、
図１〜図４に示したのと同一の要素を示す。
粒子を通過できる透過性材料のものとし、他方の巻回部
(3e)を鋼板のような遮断性材料のものとし、流路(４)
(５)の一方に被濾過物または塵を含有する流体を導入す
るようにすれば、効率のよい濾過器または集塵器が得ら
れる。なお、図５における(13)は、材質の異なる巻回部
(3b)(3e)の内端同士のジョイントを示し、他の符号は、
図１〜図４に示したのと同一の要素を示す。
【００２５】また、図２〜図４に示すものにおいて、隔
離板(３)を例えば高分子電解膜を包含する材料からなる
ものとし、流路の一方に燃料としての水素等を、他方に
酸素または空気等の酸化剤を導入すれば、大容量の燃料
電池が得られる。
離板(３)を例えば高分子電解膜を包含する材料からなる
ものとし、流路の一方に燃料としての水素等を、他方に
酸素または空気等の酸化剤を導入すれば、大容量の燃料
電池が得られる。
【００２６】なお本発明は、隔離板によって形成される
螺旋状流路、従って外形を、角形その他の多角形の筒状
として実施することもある。
螺旋状流路、従って外形を、角形その他の多角形の筒状
として実施することもある。
【００２７】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、コンパク
トで効率のよい流体の間接的接触を行わせる装置が得ら
れる以外に、次のような多様で顕著な効果が得られる。
トで効率のよい流体の間接的接触を行わせる装置が得ら
れる以外に、次のような多様で顕著な効果が得られる。
【００２８】・隔離板の幅および螺旋状巻回部の巻き数
を任意に定めることにより、２つの流路が接する面積を
任意に定めることができ、小さい体積の中に、大きい接
触面積を収めることができる。
を任意に定めることにより、２つの流路が接する面積を
任意に定めることができ、小さい体積の中に、大きい接
触面積を収めることができる。
【００２９】・一方の流路が高温、他方が低温で、これ
らの間で熱交換を行なう場合、低温側流体は、螺旋状流
路の最外周側から入って、中心方向に向い、高温側流体
は、螺旋状流路の中心から入って、外周方向に向うよう
にすれば、高温側の熱は無駄なく低温側に伝えられる。
また、隔離板の最外周は低温であるので、外周の保温・
断熱材のための保護層を減少もしくは省略できる。
らの間で熱交換を行なう場合、低温側流体は、螺旋状流
路の最外周側から入って、中心方向に向い、高温側流体
は、螺旋状流路の中心から入って、外周方向に向うよう
にすれば、高温側の熱は無駄なく低温側に伝えられる。
また、隔離板の最外周は低温であるので、外周の保温・
断熱材のための保護層を減少もしくは省略できる。
【００３０】・円筒を鉛直方向に向けて設置する際、円
筒の下側の鏡板の内側に、渦巻きに沿う傾斜を設けると
（バベルの塔のように）、液体または粉粒体は、傾斜に
沿って流下して渦巻きの最外周に達し、円筒外部に円滑
に排出される。
筒の下側の鏡板の内側に、渦巻きに沿う傾斜を設けると
（バベルの塔のように）、液体または粉粒体は、傾斜に
沿って流下して渦巻きの最外周に達し、円筒外部に円滑
に排出される。
【００３１】・円筒を水平方向に向けて設置する場合、
円筒を軸の回りに回転させることにより、流体または粉
粒体を、渦巻きの外周から中心に向けて、または渦巻き
の中心から外周に向けて移動させることができる。
円筒を軸の回りに回転させることにより、流体または粉
粒体を、渦巻きの外周から中心に向けて、または渦巻き
の中心から外周に向けて移動させることができる。
【００３２】請求項２記載の発明によれば、２つの流路
間の物質交換を行わせる装置が得られる。
間の物質交換を行わせる装置が得られる。
【００３３】請求項３記載の発明によれば、２つの流路
を流れる流体を、向流にも順流にも設定することができ
る。
を流れる流体を、向流にも順流にも設定することができ
る。
【００３４】請求項４記載の発明によれば、コンパクト
で熱エネルギ交換効率のよい熱交換器が得られる。
で熱エネルギ交換効率のよい熱交換器が得られる。
【００３５】請求項５記載の発明によれば、コンパクト
ですぐれた濾過機能を発揮させることができる。
ですぐれた濾過機能を発揮させることができる。
【００３６】請求項６記載の発明によれば、コンパクト
で構造簡単な燃料電池を得ることができる。
で構造簡単な燃料電池を得ることができる。
【図１】本発明の流体隔流装置の一実施態様を示す斜視
図である。
図である。
【図２】図１における拡大横断平面図である。
【図３】同じく拡大縦断面図である。
【図４】巻回する直前の状態における隔離板の例を示す
平面図である。
平面図である。
【図５】異種材料からなる隔離板を備える本発明の装置
の横断平面図である。
の横断平面図である。
(１)保護層 (２)鏡板 (３)隔離板 (3a)基端部 (3b)内向巻回部 (3c)(3d)反転巻曲部 (3e)外向巻回部 (3f)先端部 (４)第１流路 (５)第２流路 (６)(７)塞片 (８)環溝 (９)(10)入口孔 (11)(12)出口孔 (13)ジョイント
【手続補正書】
【提出日】平成１１年８月１０日（１９９９．８．１
０）
０）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１５】高さ方向の幅が一定で、熱伝導性の良好な
金属からなる帯状の隔離板(３)を、その基端部(3a)を最
外側として、漸次小径となるように、一定間隔で螺旋状
に内向巻回(3b)とした後、その内側端である中心部にお
いて、前記間隔の約１／２の半径をもって、巻曲(3c)し
た後、同じ半径をもって反転巻曲(3d)することにより巴
状とし、続いて、漸次大径となるとともに、前記間隔の
ほぼ中間に位置するように、螺旋状に外向巻回(3e)し、
隔離板(３)の先端部(3f)を、前記基端(3a)の径方向の反
対側に位置させてある。
金属からなる帯状の隔離板(３)を、その基端部(3a)を最
外側として、漸次小径となるように、一定間隔で螺旋状
に内向巻回(3b)とした後、その内側端である中心部にお
いて、前記間隔の約１／２の半径をもって、巻曲(3c)し
た後、同じ半径をもって反転巻曲(3d)することにより巴
状とし、続いて、漸次大径となるとともに、前記間隔の
ほぼ中間に位置するように、螺旋状に外向巻回(3e)し、
隔離板(３)の先端部(3f)を、前記基端(3a)の径方向の反
対側に位置させてある。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４】
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正内容】
【図５】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２８Ｄ 9/04 Ｈ０１Ｍ 8/02 Ｒ // Ｈ０１Ｍ 8/02 Ｂ０１Ｄ 29/04 ５１０Ｚ
Claims (6)
- 【請求項１】 螺旋状に求心方向に向った後、遠心方向
を向く隔離板で仕切られ、該隔離板を介して、互いに隣
接する第１の流路と第２の流路とが、二重渦巻状に配置
されていることを特徴とする流体隔流装置。 - 【請求項２】 二重渦巻きを形成する第１及び第２の流
路に面する隔離板の材質を異なるものとしてなる請求項
１記載の流体隔流装置。 - 【請求項３】 第１、第２の各流路の一端部に流体の出
入口を設け、同じく他端部にも流体の出入口を設けた請
求項１または２記載の流体隔流装置。 - 【請求項４】 各流路へ供給される流体を、温度の異な
るものとすることにより、両流体間における熱エネルギ
の交換を図るようにした請求項１〜３のいずれかに記載
の流体隔流装置。 - 【請求項５】 一方の流路へ流入させられる流体を、被
濾過物を含有するものとし、他方の流路から流出させら
れる流体を、濾過後の流体として、濾過を図るようにし
た請求項１〜３のいずれかに記載の流体隔流装置。 - 【請求項６】 隔離板を高分子電解質を包含するものと
し、一方の流路には燃料としての水素等を、他方の流路
には酸素等の酸化剤を流通させることにより、燃料電池
を形成させた請求項１〜３のいずれかに記載の流体隔流
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11219753A JP2001038198A (ja) | 1999-08-03 | 1999-08-03 | 流体隔流装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11219753A JP2001038198A (ja) | 1999-08-03 | 1999-08-03 | 流体隔流装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001038198A true JP2001038198A (ja) | 2001-02-13 |
Family
ID=16740471
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11219753A Pending JP2001038198A (ja) | 1999-08-03 | 1999-08-03 | 流体隔流装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001038198A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002063231A1 (en) * | 2001-02-05 | 2002-08-15 | Pursuit Dynamics Plc | Spiral flow heat exchanger |
| KR100421239B1 (ko) * | 2001-08-21 | 2004-03-04 | 이영직 | 열교환기 |
| JP2007268439A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | スパイラル熱交換器一体型吸着装置 |
| US7425382B2 (en) | 2003-07-15 | 2008-09-16 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Fuel cell assembly |
| KR100893354B1 (ko) * | 2002-10-23 | 2009-04-17 | 한라공조주식회사 | 이산화탄소용 내부열교환기 |
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