JP2006511786A - 熱交換器およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

熱交換器およびその製造方法を提供する。金属層および熱シール層の形成可能な積層体（１、１１、１０５）から熱交換器を製造する方法によれば、積層体は、熱および圧力下でそれ自身または他の同様な積層体にシールされて熱交換媒体用の流れチャンネルを形成する。好ましくは、熱交換器は、熱伝導を高めるために積層体（１、１１、１０５）に形成された一連のフィン（３、１０６、１０７）を有しており、また水保持層（２０４）を有してもよい。

Description

発明の詳細な説明

本発明は、熱交換要素と、特に蒸発型熱交換器におけるような２つの流体の流れの間の熱交換に使用するためのこのような熱交換要素を製造するための形成可能な積層体とに関する。また、本発明は、このような熱交換要素を製造する方法に関する。

分割壁部が２つの流体の流れを分離している２つの流体の流れの間の熱交換用の熱交換器が、一般に知られている。一般に、多くのこのような装置の目的は、２つの流体間の効果的な熱伝導を高めるために分割壁部の表面積を増大することである。一般に、この壁部は、熱勾配を最大にするために薄く、このような場合、壁部材料の伝導性は、その全面積が十分に大きいなら、重大ではない。熱交換要素を製造するのに波形シートを使用している装置が、ヨーロッパ特許第０７７７０９４号から知られている。

また、分割壁部を形成するためにＵベンドに形成された金属シートを使用することが提案されている。このような装置は、米国特許第４３８４６１１号から知られている。従来の金属熱交換器は、その部品を互いに接合するために種々の技術を使用していた。代表的な接合技術としては、クリンプ加工、溶接、ロウ付けおよび接着がある。このような技術の使用は、接合部および接合手順のコスト、保全性および複雑性の点で或る欠点を有することがわかった。特に、必要とされる熱伝導を達成するために壁部が追加のフィンを備えている場合、壁部へのフィンの接合は困難である。

家庭用熱回収および露点冷却器のような低温用途では、プラスチック材料などがしばしば採用されてきた。何故なら、プラスチック材料は、製造するのに比較的安価であり、且つ所望の形状に形成し易いからである。露点冷却器は、生成物空気の流れの温度をできるだけ露点の近くまで下げようとする蒸発熱交換器の特定の形態である。所定の絶対湿度の空気の場合、露点は、空気が１００％の相対湿度に達する温度であり、その温度では、空気は飽和され、これ以上の湿分を吸収することができない。熱は、他の作用空気の流れへ或る量の液体の蒸発により生成空気の流れから取り出される。このような方法は、理論上極めて効率的であり、従来の冷凍サイクルの場合がそうであるように、コンプレッサを必要としない。このようなサイクルを実現するために多くの試みがなされてきたが、実際の考慮問題により、ほとんどの温度範囲にわたって露点に近づくのに大きな難点を生じた。

ゲルシューニ等の米国特許第４９７６１１３号から、間接的蒸発ガス冷却器が知られており、この冷却器では、生成物／作用空気の流れが向流状態である。マイソテンコ等の米国特許第２００３／００３３８２１号から知られている装置のような実質的に交差流で作動する他の装置が知られている。かくして、本発明の教示は、内容がそれらの全体において参照によりここに組み入れられる上記開示の両方による装置に適用され得る。

以下の文において、語「露点冷却器」は、飽和点において、或いはその近くで作用する作用流体への液体の蒸発を引起こすように流体を熱伝導によりその初期露点またはその近くに冷却する装置を指すのに使用される。特に、露点冷却器の場合、壁部を横切る温度勾配が小さい条件下で必要な熱伝導を達成するために分割壁部に取付けられたフィンを使用することが望ましいとわかった。

本発明によれば、金属層および熱シール層の形成可能な積層体を備えている熱交換要素であって、この積層体が、熱交換媒体用の流れチャンネルを形成するように、熱および圧力下でそれ自身に、或いは他の同様な積層体に対してシールされている、熱交換要素が提供される。このような形成可能な積層体、すなｗち、渦巻のような複雑な形状を設けることにより、流体密であり、良好な熱伝導を確保し、そして強じんであるフィンなどを容易に製造し得る。

本発明の有利な実施の形態によれば、金属層は、容易に可塑変形されることができるアルミニウム、特に、軟質の焼きなましされたアルミニウムよりなる。他の同様な金属を使用してもよいが、軟質の焼きなましされたアルミニウムは、つきに安価であり、加工し易いことがわかった。特に、比較的非弾性である材料を選択することにより、積層体の変形は、熱シールされた部分の分離を引起こしそうにない。このような力は、箔の「形態の比較的薄い金属層を選択することにより択一的に或いは追加的に減じられる。好ましくは、金属層は、２５ミクロンと１２０ミクロンとの間、好ましくは約７０ミクロンの厚さを有していてもよい。

本発明の特定の実施の形態によれば、熱シール層は、金属層とほぼ同じ広がりであり、そして被覆により、金属層の一方の側または両側に付けられてもよい。

熱交換器の性質および所期の使用に応じて、積層体は、更に、追加の層を備えてもよい。接合を改良するために、或いは腐食に対する保護をもたらすために下塗り層などが、金属層と熱シール層との間に必要とされることもある。かかる下塗り層は、美的効果を改良するために、或いは熱伝導を最適にするために、着色されてもよい。更に、蒸発熱交換器、すなわち加湿器として使用するために、或いは改良吸上げのために、水保保持層または水移送層が、積層体の表面のうちの幾つか或いはすべてにわたって設けられてもよい。この層は、熱シール層によって或いは他の方法で付着されてもよい。

第１の熱交換器構成によれば、積層体は、複数のフィンを形成し、それにより増大された表面積をもたらすために、渦巻状の形状に形成されてもよいし、或いは波形状にされてもよい。この内容では、増大された表面積は、所定の容積について増大された表面積を意味するものと理解される。

別の熱交換器構成によれば、積層体は、その有効表面積を増大するために、積層体と熱伝導関係で複数のフィンまたは他野構成体を一方または両方の表面に備えていてもよい。これらのフィンのために前述したような金属／熱シール積層体の有利な使用により、これらのフィンは、熱および圧力の組み合わせにより容易に連結され得る。更に、フィンは、他の表面積増大要素、または使用された流体の境界層を破断するための要素を備えてもよい。このような要素は、フィンにおけるルーバーまたは開口部の形態をとってもよい。

流れチャンネル用の従来の形状は、ほぼ矩形の横断面の細長い平らな管の形状である。熱交換ユニットに使用するために、多数のこのような流れチャンネルが、適当なハウジング内に並んで位置決めされてもよく、それにより一次流体は、管を通って流れることができ、二次流体は、管の外側で流れることができる。管は、自身に折り重ねられ、そして単一の細長いシームに沿って縁部のところで接合された単一の積層体を備えてもよい。変更例として、管は、夫々の縁部に沿って互いにシールされた第１および第２の積層体部分から２つの半体で構成されてもよい。

本発明の特に有利な用途によれば、平らな管は、積層体の内面および外面の両方にフィン部分を備えている。内面のフィン部分は、互いに支持しており、管の機械的剛性を維持するのを助ける。これは、このような極めて薄い厚さ材料の使用を許容する構成の特定の利点である。露点冷却器として使用するために、少なくとも外面のフィン部分は、水保持層を備えている。かくして、管の内部は、一次乾燥流れチャンネルとして役立ち得、管の外部は、二次湿潤流れチャンネルの一部を構成し得る。

また、本発明は、可塑的に変形可能な第１の金属積層体を用意することと、可塑的に変形可能な第２の積層体を用意することと、第１の積層体を、一連のトラフを有するほぼ波状の形状に可塑的に形成することと、第１の積層体を一連のトラフのところで第２の積層体に連結して熱伝導フィンを備えた熱伝導壁部を形成することと、第２の積層体をそれ自身または他の同様な積層体にシールして流れチャンネルを形成することと、を備えている熱交換器を製造する方法に関する。

好ましくは、第１または第２の積層体は、熱シール可能な層を備えており、第１および第２の積層体は、第１の温度で熱シールにより互いに連結されている。

第１および第２の積層体の両方は、好ましくは、前述のような積層体である。この場合、第２の積層体は、これを第１の温度より低い第２の温度で熱シールによりそれ自身または他の同様な積層体にシールすることができるように、第１の積層体と異なる熱シール可能な層を備えてもよい。このようにして、フィンは、第２の積層体を流れチャンネルに形成するに先立って初めに第２の積層体に連結されてもよい。

更に、この方法は、第１の積層体を第２の積層体に連結するに先立って第１の積層体を幾つかの部分に分割する工程を備えてもよい。互いに分離している個々のフィン部分は、熱交換器に沿っての熱伝導を防ぐことができ、また境界層を破断することによって乱流を助長するのを助けることができる。これは、第１の積層体を第２の積層体に連結するに先立ってルーバーを形成することにより達成され得る。

本発明の特定の実施の形態によれば、この方法は、更に、第１の積層体の第１の表面に水保持層を備えており、第１の積層体の第２の表面は、第２の積層体に連結されている。このようにして製造された熱交換要素は、乾燥空気を加湿するための露天冷却器、または熱回収装置に理想的に使用され得る。

また、本発明は、
相互に交錯されて設置された２組の媒体流通チャンネルであって、物理的に分離されていて、熱交換接触状態にある２つの媒体の流れが流通することができる一次媒体回路および二次媒体回路を構成する２組の媒体流通チャンネルと、
前記チャンネルを分離する熱伝導壁部と、
チャンネルを境界決めする壁部が受入れられており、２組のチャンネル用の少なくとも１つの入口および２つの出口が連結されているハウジングと、
を備えている熱交換器を製造する方法に関する。

この方法は、
（a）例えば、プラスチック、または銅またはアルミニウムのような金属の可塑的に変形可能な板を用意することと、
（ｂ）例えば銅またはアルミニウムのほぼ波形状に整形され、フィンの列として役立つことができる少なくとも１つの金属ストリップを用意することと、
（ｃ）板を同様な板に連結することができる縁部帯域を得るように、この板を可塑的に変形させることと、
（ｄ）工程（ｃ）の前または後に、ストリップに向けられた波形状の最も外側の表面によってストリップを可塑的に変形可能な板に連結することと、
（e）工程（a）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）を数回繰返してフィンを有する多数の熱伝導壁部を得ることと、
（ｆ）選択された数の壁部が相互に平行な関係に設置されるように、工程（ｃ）による縁部帯域を使用してこれらの壁部を少なくとも２つずつ互いに連結することと、
（ｇ）これらの壁部をハウジングに受入れることと、を備えている。

このようにして、熱交換器を製造する方法が提供され、この方法は、熱交換器を従来技術と比較して著しく低減されたコストで量産でも製造することできるように、非常に安価に、急速に、且大きな信頼性で行なわれることができる。

可塑変形は、任意の適切な方法で実施されることができ、選択は、部分的に適用される材料の性質および種類により定められる。例えば、プレス成形、熱成形、真空成形、射出成型を使用することができる。

特に、アルミニウムが適用される重要な場合には、この方法は、工程（ｃ）による可塑変形が低温状態で起こるように有利に具体化されることができる。

この方法は、例えば、工程（ｄ）に先立って、板および／フィンに接着剤層を設け、工程（ｄ）が、板およびフィンを、任意に加熱しながら、少なくとも接触面の位置で互いに押付けることによって達成されるように具体化されることができる。

この目的で、或る時間の間で圧力および任意の加熱を介して必要な付着を行なう簡単なプレス工具を使用することができる。接着剤層により表される耐熱度が所定値より下にあることが確保されなければならない。これは、接着剤層が、その熱伝導特性を仮定して、連結部の形成後、限られた厚さのみを有してもよいことを意味している。

この方法により、接着剤層が実質的に板および／またはフィンを完全に覆い、それらを腐食に対して保護すると言う特定の利点が得られる。それにより、接着剤層は、接着剤および腐食防止機能を果たす。

この方法は、例えば、接着剤層が箔として付けられるように、具体化されることができる。

特に、可塑的に変形可能な板用の材料として熱可塑性プラスチックが適用される場合、この方法は、接着剤層が板と共に共同押出しにより積層された共同押出し物に形成されるように、具体化されることができる。

方法の重要な変形例は、板および／またはフィンガ、接着剤層が例えばアルミニウムを辛うじて付着させるような材料よりなり、アルミニウムに向けられた接着剤層の部分が下塗り層を介してアルミニウムに付着されると言う特別な特徴を有している。

下塗り層は、アルミニウムへの接着剤層の優れた付着をもたらす。下塗り層無しでは、この付着は、熱交換器の信頼性の点で許容されることができない望むべき何かを残す。

後者の明記した方法は、下塗り層が、選択された色、パターンおよび／または組織を有しており、接着剤層が透明であるように、有利に具体化されることができる。下塗り層は、例えば、金色に着色されることができる。それにより、熱交換器の板は、極めて魅力的な外観を得る。色、パターンおよび／または組織は、技術規格の選択内の種類を目で容易に確認するために熱交換器部品のコード化としても役立つ。

更に他の実施の形態では、この方法は、接着剤層が抗微生物作用を有するように下塗り層および／または被膜が銀を含有していると言う特別な特徴を有している。この実施の形態は、例えば、細菌汚染の点でいずれの特定の備えを必要としないと言う利点を有している。

本発明の更に他の態様によれば、この方法は、フィンを有する仕上げ済みの板が縁部帯域を使用して交互の対で互いに付着され、かくして多数の形成された対が工程（ｇ）の前に互いに積重ねられると言う特定の特徴を有している。仕上げ済みの板または壁部は、例えば、同じであることができる。

方法の後者の実施の形態は、特に、予め板に接着剤層を設け、縁部帯域を任意に加熱しながら互いに押付けることによって付着が生じるように、行なわれることができる。この方法は、また、非常に簡単で、安価で且つ急速な方法で行なわれることもできる。

この後者の方法は、更に、板の間に予め設置され、そして両側に接着剤層を備えているシートを介して板が互いに付着されるように、また互いに向けられた夫々の縁部帯域および好ましくは互いに向けられたフィンの夫々の外面が、例えば、高温空気を送ることによって任意に熱を加えながら互いに付着されるように、具体化されることができる。

熱交換器の１つの実施の形態では、少なくとも二次媒体流通回路におけるフィンは、例えば、微孔性のポルトランドセメントよりなる親水性および多孔性の塗膜を備えており、この層は、蒸発により、この層、二次フィン、壁部、一次フィン、最終的に一次媒体が二次媒体により冷却されるように、熱交換器の一部を構成する給水手段により湿潤状態に保たれ、この層は、熱交換器が露点冷却器として作動することができるように湿潤状態で十分に低い耐熱度を有するように薄い厚さを有している。

比較的低いコストとの組み合わせで良好な機械的強度、耐腐食性および熱伝導を得るために、熱交換器は、シートが、両側がプラスチック外層で被覆された金属内層を備えている積層体として具体化されると言う特別の特徴を有することができる。内層は、例えば、２５μｍの大きさ程度の厚さのアルミニウムよりなることができる。任意の適当なプラスチックよりなることができるプラスチック外層もまた、例えば、２５μｍまたはそれ以下の程度の厚さを有することができる。このような小さい厚さでは、プラスチック外層により表される耐熱度は無視できる程度である。

本発明の他の態様によれば、熱交換器は、２つのシートが各々、矩形の波形状の形態に折り曲げられ、２つの波形状が、等しいピッチを有し、９０°の相対長さ方向配向で相互に交錯されて位置決めされていると言う特別な特徴を有することができる。

添付図面を参照して本発明の実施の形態を例としてのみ以下に説明する。

図１は、例えば、ポリスチレン、ＰＶＣまたはＰＥＴの薄い箔状材料よりなる成型されたシート１を示している。このような材料を使用して、例えば、０．１ｍｍ程度の比較的小さい肉厚を適用することが可能である。例えば、熱成形により、短い処理時間での安価な製造が可能である。

シート１は、一次媒体流通回路について２で、二次媒体流通回路については３で図１に示されている概略的に示されたフィンの群を両側に備えている。

なお、フィン２、３が非常に概略的に示されている。これあのフィンは、この実施の形態では、長さ方向、すなわち、媒体の流れ方向にジグザグな形状で成形された限定長さのストリップよりなる。しかしながら、この態様は、本発明にとって重要ではない。

シート１には、関連した媒体の流れを偏向させるためのディフレクタダム４が形成されている。図４を参照して、この態様を更に説明する。

シート１は、更に、排水用の三角形の中間成形体５を有するロート状構造体の形態の多数の凝縮出口を有している。これは、例えば、凝縮水であってもよいが、露点冷却器としての熱交換器の作動の場合、二次媒体回路に加えられる過剰の水であってもよい。

図１a、図１ｂおよび図１ｃの３つの次々の工程の比較から明らかなように、壁部８、９は、ヒンジ６、７に沿って互いに向けて折り曲げられて図１ｃに示される折り畳み状況を形成する。ここで得られる構成は、熱交換器を構成する要素群の要素である。この点で、例えば、図４、図５a、図６および図７を参照すればよい。

熱交換器は、露点冷却器としても役立つことができる。前述のように、その場合、二次媒体回路における熱交換表面の効果的な、例えば、間欠的の給水が確保されなければならない。これは、親水性の特性を有している皮膜であって、水または他の蒸発可能な液体の急速な供給がキャピラリ作用により起こることができるように、開放多孔性または繊維質構造を示す皮膜をフィン３が備えていなければならないことを意味している。この給水が起こる様式は、本発明の範囲外であり、従ってこれ以上説明しない。図５aは、符号を用いてこの給水を示している。

フィンがすでに配置されたこの製造段階中、図１aによるシート１は、フィンをいずれの場合にもそれらの外側で少なくとも濡らし、次いで、粉末状のモルタルを噴霧によりフィンに塗布することによって処理される。かくして得られた微孔性のポルトランドセメントの皮膜は、例えば５０μｍ程度の厚さを有することができる。この方法は、非常に制御可能であり、親水性および水緩衝性の皮膜を生じる。二次回路におけるフィン２は、二次回路に蒸発が起こらないので、このような皮膜を備えていない。

壁部８、９の自由縁部１０は、図１ｂによるように互いに向けて移動され、例えば接着、溶接などにより図１ｃによるように互いに連結される。このようにして密封性一次媒体チャンネルが得られることは明らかであろう。フィン３が延びている二次媒体チャンネルの密封のためには、他の備えが必要であり、特にハウジングと共同作用する密封手段が必要である。

図２a、図２ｂおよび図２ｃは、図１a、図１ｂおよび図１ｃによるものと同じ構造を示しており、媒体の流れ方向における長さがより大きいことはわかるであろう。なお、ここでは、媒体の流れ方向がフィン３の引き線の方向に延びている。シートは、図２では参照符号１１で示されている。

図３a、図３ｂおよび図３ｃは、一般構造が図２のシート１のものに対応するシート２１を示している。しかしながら、シート２１は、フィン２、３を備えていないが、その代わり、２つの孔２２、２３を備えている。これらの孔には、熱伝導壁部２５に例えば溶接または半田付けにより配置されているフィン２４が嵌合している。これらのフィンならびに壁部は、例えば銅から製造されることができる。同様に、壁部の他方の側には、２６で示されるフィンが位置決めされている。フィンの夫々のブロックは、孔２２、２３に嵌り込んでいる。熱伝導性壁部２５は、例えば、接着により板２１に密封的に付着されている。最終的に得られる構造は、図１aに示されるものと同じ外部構造を有する。この構造は、板または壁部２５がシート１の下側で延びていると言う点で図１aの構造と異なっている。壁部２５がヒンジ線６に沿って容易に曲がらなければならないことを考慮することがもちろん必要である。

なお、更に、図３ｂに関しては、明確化のために、フィン２６が輪郭線のみで示されている。これらのフィンは、もちろん、この各図では目に見えない。

図４は、フィンが省かれた露点冷却器の内部３１、すなわち、ハウジングまたはケーシングの無い内部を示している。図１ｃのユニットに匹敵する多数のユニット３２が、台３３に設置されている。以上で簡単に述べたように、台３３における開口部３５を経て水出口３４から水を排出することができる。

図５aおよび図５ｂは、各々、２つのユニット４２、４３を備えた露天冷却器４１を示している。図５ｂに示されるように、一次媒体流れが、一方の側から内部に入れられる。他方の側では、４５で示されるこの一次流れの一部が、外側に出る。他の部分４６は、部分流れとして逆方向に向けられ、給水されたフィン４７の上を通る。かくして湿潤された二次空気流４８は、偏向ダム４９により上方に向きを変えられ、そして頂側からユニット４１を去る。

図６は、多数のユニット５２が配置されているトレー５１の形態に台を示している。この実施の形態では、偏向ダム５３も使用されている。フィンは、図示されていない。漏斗５４間の開口部は、出口開口部５５からの排水のためのトレーの底部へ進入路をもたらしている。

図７は、図４のものと関連された構造を示している。ユニット６１は、異なって成型された排水設備を有している。

図８は、図３aおよび図３ｂを参照して説明した原理に基づいた２つのユニット７１を示している。銅板または箔７２が、夫々のブロック７３、７４、７５に配列されたフィンを両側に支持している。同じフィンが、目に見えない側に位置決めされている。これらのフィンは、矢印１７６によるように、予備成型されたシート７９における夫々の開口部７６、７７、７８に嵌通する。図１ｃに示される構造と同様に、壁部が、上側ヒンジ帯域において相互に平行な関係に折り曲げられ、その後、自由縁部１０が、互いに付着される。図１の構造と相違して、この実施の形態では、対応して形成された共同作用する下側壁部８３、８４により、壁部８１、８２の最終の相互間隔が選択された間隔に対応するように、各側にほぼ剛性の帯域を有する切込みとして具体化されている単一のヒンジ線８０が使用されている。

この距離は、例えば、フィンが互いに押し当るように選択されることができる。適当な押し構成により、（２つより多いことができる）ユニット７１が、機械的にほぼ剛性の群を構成することを達成することが可能である。かくして、これらのフィンは、最終的に得られる熱交換器の機械的強度に本質的に寄与する。

図９は、本発明による熱交換器の別の実施の形態を示している。熱交換器９０は、各々が同じピッチまたは波長の夫々矩形の波形状の形態で折り曲げられる２つのシート９１、９２を備えている。シート９１、９２は、９０°の相対的な長さ方向の配向で相互に交錯されて位置決めされている。一次および二次媒体流れを供給したり排出したりするのに必要なマニホールドが、この概略図面から省かれている。熱交換器９０は、すべて９３で示されるフィンを備えている。

図９の実施の形態では、図３の実施の形態におけるように、熱交換器９０は、有利には、フィン９３がシート９１、９２における各穴を介して、例えば、熱伝導性キャリア板９４を介して互いに熱交換接触状態にあるように具体化されることができる。これにより、２つのシート９１、９２を経る耐熱性がフィンの位置で不穏に現われるのを回避する。その場合、フィン９３およびキャリア板９４は、例えば、熱伝導性接着剤層(例えば、薄い感圧性または熱活性化プラスチック接着剤層)、溶接操作、はんだ付け操作、機械的連結などにより互いにほとんど直接的な可能な熱接触状態でなければならない。

図１０aは、下側モールド部分１０１と、これと対応している上側モールド部分１０２とよりなる開放されたモールドを示しており、上側モールド部分１０２は、熱および圧力により活性化された接着剤層で両側が覆われているアルミニウム板１０４の可塑的低温変形を引起こすために矢印１０３によるように閉じられることができる。アルミニウムに対して使用するために、ＰＶＣ／ポリアクリレート系接着剤が、適当であるとわかった。この接着剤層は、好ましくは、約２ミクロンの厚さの熱シールラッカーの形態のＰＶＣ下塗り剤との組み合わせで約３μの厚さを有してもよい。

図１０ｂは、かくして成型された熱交換壁部１０５には、フィン１０６、１０７のストリップが両側から位置決めされ、次いで矢印１０８、１０９によるように押付けられる。なお、フィン１０７の下面１２０およびフィン１０６の上面１１０もまた、好ましくは、板１０４に付設されたものと同じ種類のものでもよい熱および圧力により活性化された接着剤層を備えている。変更例として、この接着剤層は、より高い融点を有し、それにより板１０４の熱密封中、フィンの緩みを防ぐように選択されてもよい。

図１０ｃは、フィン１０６、１０７が配置された壁部１０５を示している。

図１０ｄは、フィン１０６、１０７が配置された多数の同じ熱交換壁部を互いに連結して熱交換器の内部を構成することができる方法を示しており、その後、この内部は、一次および二次媒体用の入口および出口ならびに関連マニホールドを有する適当なハウジングに設置されなければならなく、それにより、前記入口および出口を図１０ｄの熱交換器ユニット１１１における異なったチャンネルに正しい方法で連結することができる。図１０では、いかに２組のフィン１０７が互いに支持して強化構造を構成するかも気づく。構造体の安定性を増すために、図１０ｄにおけるフィン１０７間に、箔１２１が設けられてもよい。

図１１は、変更例を示しており、この変更例では、フィンを備えた２つの仕上げ済みの壁部の間に接着剤箔１１２が設置され、その後、矢印１１４によるように箔１１２を間に挟んで縁部帯域１１３を互いに適切に押付け、そして矢印１１５によるように箔１１２を間に挟んでフィン１０７を互いに押付けることによって、機械的に非常に強い構造が生じられ、この構造は、接着剤箔１１２を介した壁部１０５間の引張り強い連結のために、関連した熱交換媒体における高い内圧に耐えることができる。或る程度の圧力下で接着剤箔１１２を溶融させる非常に効果的な方法は、フィン１０７により占められる空間を通して高温空気を送ることである。これにより、所望の軟化と、冷却後の所望の付着とが、短時間で実現される。接着剤箔層１１２は、フィン上の熱シール接着剤のものと比較して、相対的に低い軟化／溶融点を有するプラスチックから製造される。

図１０aないし図１１は、２つの同様な積層部分を接合することによって形成される流チャンネルを示している。なお、例えば両面にフィンを備えや単一の積層体を折り曲げることによる構成が、図１ないし図３に示されるものと同様な方法で達成されてもよい。

図１２は、先の図に概略的に示されるように、例えば、銅またはアルミニウムのフィン１０７よりなるストリップをより詳細に示している。このストリップは、例えば、銅またはアルミニウムの基層と、これに付けられた下塗り層と、その上に付けられ、フィン１０７のストリップを壁部１０５に連結するための熱および圧力により活性化された腐食防止接着剤層とよりなる積層体として具体化されることができる。この積層体は、また、その上面に液体保持層２０４を備えている。

この液体保持層２０４は、繊維質不織材から形成されている。液体保持層に触れるが、この層が、実際、液体保持／放出層であることは明らかに理解される。層２０４は、その繊維間の空間を通して金属積層体をはっきり見ることができるように、非常に開放した構造を有するように概略的に示されている。水保持層を形成するための模範的な材料は、オランダのランターＢ．Ｖ．から入手できる２０ｇ／ｍ^２のポリエステル／ビスコース５０／５０混合物である。他の模範的な材料は、オランダのコルボンドからコルバックＴＭの名で入手できる３０ｇ／ｍ^２のポリアミド被覆ポリエステル繊維である。ウールのような合成および天然繊維を含めて、同様な特性を有する他の材料を使用してもよい。必要な場合、液体保持層は、抗細菌性または他の汚れ防止性をもたらすために被覆されたり、或いは他の方法で処理されたりしてもよい。

液体保持層２０４は、積層体の全領域にわたって金属層に接着剤で付着されてもよい。前述のようなアルミニウムおよびランター繊維に対して使用するために、２成分ポリウレタン接着剤の２ミクロン層が、優れた結果をもたらすものとわかった。このような薄い層として存在する場合、熱伝導に対するその影響は無視できる程度である。前述のようなポルトランドセメントのような他の液体保持層を使用してもよい。

図１２によれば、ストリップは、積層体を貫通する細長いスロットの形態のルーバー２１８を各々が備えた個々のフィン２１６を備えている(第１のフィンにおけるルーバーのみが示されている)。これらのルーバー２１８は、グループをなして配列されている。第１のグループ２２０は、流れを表面に差し向けるのに役立ち、第２のグループ２２２は、流れを表面から差し向ける。かくして、矢印Ａの方向にフィン２１６に沿って流れる空気の一部は、積層体を通して下側の第２の表面に差し向けられる。矢印Ｂの方向に流れる空気は、第２のグループのルーバーによって外方に差し向けられる。このように、空気は、液体保持層から蒸発により湿分を受けることができる第１の表面、その後、その温度を上昇させる直接熱エネルギを受けることができる第２の表面の上方に交互に流れる。

流れをフィン２１６の表面間に差し向けるそれらの機能に加えて、ルーバー２１８は、空気が表面に沿って流れるにつれて生じる境界層を破断するのにも役立つ。ルーバー２１８に加えて或いはその代わりに、他の分解要素を設けてもよい。更に、図１２のフィン２１６は、まっすぐであるが、曲線状またはジグザグなフィンを形成してもよい。このようなフィンの形状は、フィンが方向変換するたびに、乱流が回復されるので、フィンに沿った流れに生じる境界層を破断するのに有利であると思われる。フィンについては、正方形、台形、矩形、ベル形状および正弦波形状を含めて、種々の横断面形状も可能である。なお、特に、板１０５に対する熱伝導面積を最大にするために、フィンの基部またはトラフ２０８が、好ましくは、鋭い角部を有してできるだけ平らであるべきである。

フィン２１６は、ルーバー２１８に加えて、伝導ブリッジ２２４を備えている。これらのブリッジ２２４は、フィン２１６のほぼ全高さにわたって積層体を貫通する切込みの形態である。これらの切込みは、空気の流れの方向におけるフィン２１６に沿った望まれない熱の移送を防ぐのに役立つ。

フィン１０７のストリップは、好ましくは、標準の波形技術を使用して形成される。調製された積層体の適切な幅のロールが、１回の動きでフィン２１６、ルーバー２１８および熱ブリッジ２２４を形成することができる一対の波形ローラを通して供給されてもよい。次いで、その結果の製造物が、フィン１０７の適切に寸法決めされたストリップに切断され、更に処理されてもよい。

最後に、図１３は、端フランジ１１９を有する曲げ縁部１１８に加えて比較的浅い剛化異形部１１７を有する本発明による積層体で形成された熱交換壁部１１６を示しており、曲げ縁部１１８は、反射ダムとして作用することができる。なお、この点では、ほとんどの用途において、例えば、図１aに示されるように偏向体の滑らかな丸い形態を使用することが必要である。媒体の流れは、一般に、望まれない損失の恐れが無いことが必要であるように定常である。

図１３の熱交換壁部１１６は、対称である。これは、あらゆる状況において不可欠でなくてもよい。

以上に例は本発明の好適な実施の形態を示しているが、添付の請求項により定められる本発明の精神および範囲内に入る種々の他の構成も考えられることは気づくであろう。

熱成形により成型され、両側に熱伝導フィンが配置されているプラスチックシートの斜視図である。 壁部が互いに向けて移動されるようにシートが２つの折線に沿って折られる段階を示す図である。 ２つの壁部が相互に平行な関係で固定的に位置決めされる端位置を示す図である。 同じ幅だが大きい長さを有する実施の形態の図１aに対応する図である。 同じ幅だが大きい長さを有する実施の形態の図１ｂに対応する図である。 同じ幅だが大きい長さを有する実施の形態の図１ｃに対応する図である。 フィンが通るための矩形の孔を壁部の帯域に有するシートの斜視図である。 フィンが図３ａによるシートの孔に両側で嵌る熱伝導壁部の斜視図である。 明確のためにハウジングが省かれた熱交換器の部分破断斜視図である。 露点冷却器の一方の側からの斜視図である。 露点冷却器の他方の側からの斜視図である。 露点冷却器の一部の斜視図である。 変形例の図４に対応する図である。 図３aおよび図３ｂの実施の形態の変更例の切取り斜視図である。 相互に交錯されて折られた２つのシートから構成された熱交換器の概略斜視図である。 板を熱交換壁部に組み入れるための圧縮モールドの非常に概略的な図である。 壁部の各側におけるフィンのストリップの配列の非常に概略的な図である。 熱伝導フィンが配列された熱交換壁部を示す図である。 本発明による熱交換器の内部を構成するためにフィンを有する４つの壁部の積重ねを示す図である。 熱交換壁部およびフィンが接着剤箔によって互いに付着されている変更例を示す図である。 フィンのストリップの実際の実施の形態の斜視図である。 成型された壁部の斜視図である。

Claims (20)

1. 金属層および熱シール層の形成可能な積層体を具備している熱交換要素であって、積層体は、熱交換媒体用の流れチャンネルを形成するように、熱および圧力下でそれ自身に、或いは他の同様な積層体に対してシールされている、熱交換要素。
2. 前記金属層は、軟質の焼きなましされたアルミニウムよりなる、請求項１に記載の熱交換要素。
3. 前記金属層は、２５ミクロンと１２０ミクロンとの間、好ましくは約７０ミクロンの厚さを有している、前記全ての請求項のうちのいずれか１つの項に記載の熱交換要素。
4. 前記熱シール層は、前記金属層とほぼ同じ広がりである、前記全ての請求項のうちのいずれか１つの項に記載の熱交換要素。
5. 前記熱シール層は、前記金属層の両面に設けられている、前記全ての請求項のうちのいずれか１つの項に記載の熱交換要素。
6. 前記積層体は、更に、水保持層を備えている、前記全ての請求項のうちのいずれか１つの項に記載の熱交換要素。
7. 前記積層体は、増大された表面積を有する渦巻状の形状に形成されている、前記全ての請求項のうちのいずれか１つの項に記載の熱交換要素。
8. 前記積層体は、複数のフィンを形成するようにほぼ波状である、前記全ての請求項のうちのいずれか１つの項に記載の熱交換要素。
9. 前記積層体は、その有効表面積を増大するために、熱および圧力下で前記積層体と熱伝導関係で連結されている複数のフィンを一方または両方の表面に備えている、前記全ての請求項のうちのいずれか１つの項に記載の熱交換要素。
10. 前記フィンは、請求項１ないし８のうちのいずれか１つの項に記載のような積層体で形成されている、請求項９に記載の熱交換要素。
11. 前記流れチャンネルは、ほぼ矩形の横断面の細長い平らな管よりなる、前記全ての請求項のうちのいずれか１つの項に記載の熱交換要素。
12. 前記管は、横縁部を有する第１の積層体部分を備えており、前記縁部は、互いに折り合わされ、シールされて細長いシームを形成している、請求項１１に記載の熱交換要素。
13. 前記管は、各々が横縁部を有する第１および第２の積層体部分を備えており、前記第１および第２の積層体部分は、それらの夫々の縁部に沿って互いにシールされている、請求項１１に記載の熱交換要素。
14. 可塑的に変形可能な第１の金属積層体を用意することと、
    可塑的に変形可能な第２の積層体を用意することと、
    前記第１の積層体を、一連のトラフを有するほぼ波状の形状に可塑的に形成することと、
    前記第１の積層体を前記一連のトラフのところで前記第２の積層体に連結して熱伝導フィンを備えた熱伝導壁部を形成することと、
    前記第２の積層体をそれ自身または他の同様な積層体にシールして流れチャンネルを形成することと、を具備している熱交換器を製造する方法。
15. 少なくとも第１または第２の積層体は、熱シール可能な層を備えており、前記第１および第２の積層体は、第１の温度で熱シールにより互いに連結されている、請求項１４に記載の方法。
16. 前記第２の積層体は、熱シール可能な層を備えており、前記第２の積層体は、前記第１の温度より低い第２の温度で熱シールによりそれ自身または他の同様な積層体にシールされている、請求項１５に記載の方法。
17. 前記第１の積層体は、第１および第２の表面を備えており、前記第１の表面は、水保持層を備えており、前記第２の表面は、第２の積層体に連結されている、請求項１４ないし１６のうちのいずれか１つの項に記載の方法。
18. 前記第１の積層体を前記第２の積層体に連結するに先立って前記第１の積層体を幾つかの部分に分割する工程を更に具備している請求項１４ないし１７のうちのいずれか１つの項に記載の方法。
19. 前記第２の積層体は、第１および第２の表面を備えており、前記第１の積層体の幾つかの部分は、前記第２の積層体の第１および第２の表面の両方に連結されている、請求項１８に記載の方法。
20. 前記第１の積層体を前記第２の積層体に連結するに先立って前記第１の積層体にルーバーを形成する工程を更に具備している、請求項１４ないし１９のうちのいずれか１つの項に記載の方法。

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