JP2007520682A - 熱交換器のためのフィンと複数のこのようなフィンを備えた熱交換器 - Google Patents
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Abstract
Description
○ 蒸発器の下方の部分の対流的熱交換領域。フィンが、液相と接触し、この液相をその飽和温度まで加熱する。
○ 蒸気の泡が、核生成位置(sites de nucle’ation)から発生される沸騰領域。フィンが、2相(液体/気体)の混合物と接触している。熱交換が起きている高さが高ければ高いほど、気体の割合が高くなっている。
○ 高密度のキャビティ
○ 流体に適合されたキャビティのサイズ及び形状
○ 容易に再活性するために相互に接続されたキャビティ
これらの特性は、最初の泡の温度差の値(ΔTboiling onset)の下降と、熱交換係数の増加とに反映されている。
− US―A―6 119 770:管の内面又は外面に多孔質の表面を有する管を製造。複数の溝が、金属粒子で満たされ、変形されている。
− US−A−4 216 826:複数の垂直な溝(rainures perpendiculaires)が刻まれ、複数のローラにより変形されている。
− US−A−4 060 125
− GB−B−1 468 710
− US−A−3 906 604、US−A−3 454 081、及びUS−A−3 457 990。
−US−A−4 846 267:加熱及び冷却の工程の後で、表面が、酸性溶液による化学エッチングを受ける。
−WO 0 223 115(番号が欠けている!!):集積回路の面の改良。複数のキャビティがレーザエッチングにより作られる。
−EP−A−0 303 493:導電表面へ金属粒子及びプラスチック粒子の混合物をスプレー。プラスチック粒子を500/600℃で気化させた後、表面は、多孔質層を示す。
−US−A−4 371 034:気化側で多孔質表面を用いるプレート蒸発器を構成。多孔質の層は、平坦な面への融解した粒子の高速の投射により、又は、粒子の壁への接着により形成される。
−FR−A−2 443 515:銅からなる多孔質表面を製造。この方法は、管又はプレートを架橋された有機物の泡でコーティングし、この泡の内側で電気分解による(e’lectrolytique)銅のコーティングを堆積させることにある。この泡は、それから、熱分解される。
−US−A−4 064 914:銅又は銅の合金の基部に銅又は鉄からなる多孔質の層を製造。この多孔質の層は、接着により集合され、それからろう接された金属粉末からなる。
−US−A−3 384 154:液体を沸騰させるために多孔質の層を使用。この多孔質の層は、導電性の金属壁に接続され、互いに接続された導電性粒子から構成されなければならず、相互に接続されたキャビティを形成している。製造の手続は、焼結、溶接、ろう接及び他の方法であると好ましい。多孔質の層の厚さは、粒子の直径よりも大きく無ければならず、粒子の直径の3倍よりも小さければ好ましい。
○ 熱交換器、特に蒸発器/凝縮器、にろう接されることができるタイプのフィンの全体の幾何学的形状。
○ 沸騰を強める構造で、この構造の特性は、キャビティの高い密度、流体に適合されたキャビティのサイズと形状、及び相互に接続された複数のキャビティ。
機械的処理による製造方法では、伝導面がある程度の厚さを有することが必要とされる。これらの機械的処理は、プレートの厚さが0.2mmと0.5mmとの間で変化しているため、蒸発器/凝縮器の中で用いられるフィンに適用するのは難しい。
所望の平均直径のキャビティを得るように、金属粒子のサイズを選択することができる。
サイズが45μmと200μmとの間の(3%>200μm及び15%<45μm)のアルミニウム粒子が(ほとんど)問題となる。
(焼結の後の)多孔率は、20%である。
一連のキャビティの直径を得るために複数の金属粒子サイズを用いることも可能である。これは、沸騰がキャビティの複数の直径により促進されるからである。
もし、金属粒子があらかじめ混ぜられている場合、キャビティの直径(粒子のサイズ)の分布は、混成している(ランダムである)。
コルゲーションを形作ることを、コルゲーションの形状の鋳型を用いて焼結の間に直接実行し、又は、厚い多孔質のプレートを焼結した後に複数の溝を機械加工(放電加工)することにより実行することができる。
典型的な熱交換器は、積み重ねられた同一の平行な矩形のプレートからなり、これらプレートは、これらのプレートの間で互いに、流体を間接的な熱交換関係におく複数の通路を規定している。これらの通路は、第1の流体、第2の流体及び第3の流体に対して、連続的で循環する通路である。
各通路は、閉鎖用バー(barres de fermeture)で規定され、この閉鎖用バーは、対応する流体の入口/出口用窓(fene^tre)を自由にして各通路を規定している。各通路には、特にろう接している間にそして圧力のかかった流体を用いている間にプレートのあらゆる変形を防止するために、プレートの間の熱フィン(ailettes thermiques)、スペーサ及び流体の流れのガイドの役割を同時に果たすように、コルゲーション形状の複数のスペーサすなわちフィンが配置されている。
積み重ねられたプレート、閉鎖用バー及びコルゲーション形状のスペーサは、一般的に、アルミニウム又はアルミニウム合金から形成され、炉でのろう接により単一の作業で組み立てられる。
一般的な半円筒形状の流体の入口/出口用の複数の箱(boi^te)は、続いて、並んだ対応する複数の入口/出口用窓を覆うように、このように作られた熱交換器の本体に溶接され、これら箱(elles)は、流体の引入れ及び排出用の複数のラインに接続される。
これらのコルゲーションは、一般的に、アルミニウムのストリップから製造され、三角形の又は正弦曲線の断面の複数の通路を有し、密度が制限された鋸歯状のローラを用いるか、プレスで作られる。
−これらコルゲーションの側面、コルゲーションの頂部、及びコルゲーションの谷部は、コルゲーションの主方向に対する横断面で、直線状の部分を形成しており、これらの兆部及び谷部は、互いに平行である。
−このフィンは、0.25mmと0.6mmとの間の厚さを有している。
−このフィンに形成されている複数の細孔は、10μmと100μmとの間の直径を有する。
発明者の他の目的に係われば、蒸発器/凝縮器であって、この蒸発器/凝縮器は、積み重なった平行な複数のプレート、複数の閉鎖用バー、及び状況に応じて、コルゲーション形状のスペーサを有するタイプで、これらは、ソースで供給される気化される流体のための第1のシリーズの複数の通路と、この第1のシリーズの通路と隣接し、気化される前記流体を加熱するための少なくとも1つの流体のための第2のシリーズの複数の通路とを規定し、前記第1のシリーズの複数の通路は、蒸発器/凝縮器の下部から上部に向かって、
−対流により熱交換を促進するように構成されている第1の領域
−核沸騰を促進するように構成されている第2の領域
−対流沸騰を促進するように構成されている第3の領域
のこれら3つの連続する領域に分離されている蒸発器/凝縮器において、少なくとも第2の領域おいて、そして状況に応じて、第3の領域において、請求項1ないし5のいずれか1に従う複数のフィンを有することを特徴とする蒸発器/凝縮器が設けられている。
この装置は、請求項6乃至8の1つに記載されている蒸発器を介して互いに熱的に接続されている少なくとも2つのカラムを有していてもよい。
Claims (10)
- 一般的なコルゲーションの主方向(D1)を有するタイプで、コルゲーションの頂部(121)とコルゲーションの谷部(122)とにより交互に接続された複数のコルゲーション(123)を具備するコルゲーテッドフィンにおいて、このコルゲーテッドフィンは、焼結された金属の粒子のみから形成されていることを特徴とする、プレートフィン熱交換器のためのコルゲーテッドフィン。
- 前記コルゲーション(123)の側面、コルゲーションの頂部(121)、及びコルゲーションの谷部(122)は、前記コルゲーションの主方向(D1)に対する横断面で、直線的な部分を形成し、これら頂部及び谷部は、互いに平行であることを特徴とする請求項1に記載のコルゲーテッドフィン。
- 前記粒子は、アルミニウム、少なくとも90モル%のアルミニウムを含有するアルミニウム合金、銅、又は、少なくとも90モル%の銅を含有する銅合金からなることを特徴とする請求項1又は2に記載のコルゲーテッドフィン。
- 0.25mmと0.6mmとの間の厚さ(t)を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1に記載のコルゲーテッドフィン。
- フィンに形成されている複数の細孔が、10乃至100μmの直径を有する、請求項1乃至4のいずれか1に記載のコルゲーテッドフィン。
- 積み重なった平行な複数のプレート、複数の閉鎖用バー、及び状況に応じて、コルゲーション形状のスペーサを具備するタイプで、これらは、ソースで供給される気化される流体のための第1のシリーズの通路と、この第1のシリーズの通路と隣接し、前記気化される流体を加熱するための少なくとも1つの流体のための第2のシリーズの通路とを規定し、前記第1のシリーズの通路は、蒸発器/凝縮器の下部から上部に向かって、
対流により(?)熱交換を促進するように構成されている第1の領域(2)、
核沸騰を促進するように構成されている第2の領域(3)、及び
対流沸騰を促進するように構成されている第3の領域(4)
の3つの連続する領域に分離されている蒸発器/凝縮器において、少なくとも前記第2の領域おいて、そして状況に応じて、前記第3の領域において、請求項1ないし5のいずれか1に記載の複数のフィンを有することを特徴とする蒸発器/凝縮器。 - 槽式の蒸発器のタイプであることを特徴とする請求項6に記載の蒸発器/凝縮器。
- 請求項1乃至5のいずれか1に係る複数のフィンを有する、フィルム蒸発器タイプの蒸発器/凝縮器。
- 請求項6乃至8の1つに記載の蒸発器/凝縮器の少なくとも1つを具備する、深冷分離により空気を分離するための装置。
- 請求項6乃至8の1つに記載の蒸発器を介して互いに熱的に結合されている少なくとも2つのカラムを有する、請求項9に記載の空気分離装置。
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