JP2014059139A - Channel system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧力降下と、システムを通って流れる流体の熱、水分及び物質の少なくとも1つの移動と、の間の関係を最適化するチャネルシステムであって、このチャネルシステムは、少なくとも1つのチャネル壁を有する少なくとも1つのチャネルと、所定の高さを有する少なくとも1つの流れ案内器と、を具備し、前記流れ案内器は、流体流れ方向に、かつ前記チャネルを横切るように延び、また、前記流れ案内器は、上流部分と、下流部分と、前記上流部分と前記下流部分との間の中間部分と、を有し、前記上流部分は、前記流体流れ方向に、前記チャネル壁から前記チャネルへと内向きに逸れ、また、前記下流部分は、前記流体流れ方向に、前記チャネル壁に向かって戻り、前記中間部分と前記下流部分との間の移行部が、所定の半径で湾曲されているチャネルシステムに関する。 The present invention is a channel system that optimizes the relationship between pressure drop and at least one transfer of heat, moisture and material of a fluid flowing through the system, the channel system comprising at least one channel. At least one channel having a wall and at least one flow guide having a predetermined height, the flow guide extending in a fluid flow direction and across the channel, and The flow guide has an upstream portion, a downstream portion, and an intermediate portion between the upstream portion and the downstream portion, the upstream portion being in the fluid flow direction from the channel wall to the channel. The downstream portion returns toward the channel wall in the fluid flow direction, and the transition between the intermediate portion and the downstream portion has a predetermined radius. For the channel system being curved.
熱交換器/触媒は、しばしば、並列に配置された多くの小さなチャネルを有するようにして形成された本体を有するチャネルシステムであり、これらチャネルは、例えば、交換される流体又は流体混合物を、これらチャネルを通して流す。このようなチャネルシステムは、セラミックス材料又は金属、例えば、ステンレス鋼、アルミニウムのような、さまざまな材料でできている。 A heat exchanger / catalyst is often a channel system having a body formed to have a number of small channels arranged in parallel, these channels, for example, a fluid or fluid mixture being exchanged. Flow through the channel. Such channel systems are made of various materials, such as ceramic materials or metals, eg stainless steel, aluminum.
セラミックス材料でできたチャネルシステムは、通常は、矩形か多角形、例えば、六角形であるチャネル横断面積を有する。このようなチャネルシステムは、押出成形によって形成され、これは、チャネルの横断面積がチャネルの全体の長さに沿って同じであり、また、チャネル壁が滑らかで平坦であることを意味している。 Channel systems made of ceramic materials typically have a channel cross-sectional area that is rectangular or polygonal, for example hexagonal. Such a channel system is formed by extrusion, which means that the cross-sectional area of the channel is the same along the entire length of the channel and that the channel walls are smooth and flat. .
金属のチャネル本体の製造では、1つの波形ストリップと1つの平坦ストリップとが、通常、スプールの周りに巻き付けられる。これは、三角形か台形であるチャネルの横断面積をもたらす。市場で入手可能な金属のチャネルシステムのほとんどは、これらの全体の長さに沿って同じ横断面積の複数のチャネルを有しており、また、セラミックのチャネル本体のような、滑らかで平坦なチャネル壁を有する。これらの両方のタイプは、例えば、触媒的に活性な物質を含む触媒で、コーティングで覆われることができる。 In the manufacture of a metal channel body, one corrugated strip and one flat strip are usually wound around a spool. This results in a cross-sectional area of the channel that is triangular or trapezoidal. Most of the metal channel systems available on the market have multiple channels of the same cross-sectional area along their entire length, and smooth and flat channels such as ceramic channel bodies Has a wall. Both of these types can be covered with a coating, for example with a catalyst comprising a catalytically active material.
背景中で最も重要なことは、このようなチャネルシステムの、チャネルを通って流れる流体又は混合流体とチャネル壁との間の、熱と、水分と、物質と、の少なくとも1つの移動である。 Most important in the background is the movement of at least one of heat, moisture, and material between the fluid or mixed fluid flowing through the channel and the channel wall of such a channel system.
上のタイプのチャネルシステムでは、例えば、乗物や産業の内燃機関で使用されており、これらの背景に一般的に使用されるのは、比較的小さな横断面積のチャネル及び比較的ゆっくりとした流体速度であり、流体は、これらチャネルに沿って、比較的規則的な層状に流れる。かくして、流れは、本質的に、層流となる。これらチャネルの入口のところで、短い距離に沿ってのみ、チャネル壁を横切る所定の流れが生じる。 The above types of channel systems are used, for example, in vehicles and industrial internal combustion engines, and these backgrounds typically use relatively small cross-sectional channels and relatively slow fluid velocities. And the fluid flows along these channels in a relatively regular layer. Thus, the flow is essentially laminar. At the entrances of these channels, a predetermined flow occurs across the channel walls only along a short distance.
技術的に一般に知られているように、境界層が、チャネル壁の隣の層状の流体の流れに形成され、この境界層では、速度は、本質的にゼロである。この境界層は、とりわけ、完全な発達した流れとして参照される場合、物質移動係数をかなり減少させ、熱と、水分と、物質と、の少なくとも1つの移動が、主に、比較的遅い拡散によって生じる。物質移動係数は、物質移動速度の測定であり、熱交換と触媒交換との少なくとも一方の高い効率を得るように、大きくあるべきである。物質移動係数を増加させるために、流体は、境界層が縮小され、1つの層から他の層への流れの移動が増加されるように、チャネルの側面に向かって流れるように形成されなければならない。これは、乱流として参照されるものによって起こることができる。滑らかで平坦なチャネルでは、レイノルズ数がおよそ2000よりも大きい値に達したとき、層流は乱流になる。ここに含まれるチャネルシステムのチャネルでこの大きさのレイノルズ数に達したいならば、これらの背景において通常よりもかなり速い流体速度が必要である。上に記載されたタイプのチャネルシステムに関する低いレイノルズ数では、それ故、チャネルの特別な流れ案内器を配置することによってのように、人工手段によって乱流を生成することが必要である。 As is generally known in the art, a boundary layer is formed in the layered fluid flow next to the channel wall, where the velocity is essentially zero. This boundary layer, especially when referred to as a fully developed flow, significantly reduces the mass transfer coefficient, and at least one transfer of heat, moisture, and mass is primarily due to relatively slow diffusion. Arise. The mass transfer coefficient is a measure of the mass transfer rate and should be large so as to obtain a high efficiency of at least one of heat exchange and catalyst exchange. In order to increase the mass transfer coefficient, the fluid must be formed to flow towards the sides of the channel so that the boundary layer is reduced and the flow movement from one layer to the other is increased. Don't be. This can be caused by what is referred to as turbulence. In a smooth and flat channel, laminar flow becomes turbulent when the Reynolds number reaches a value greater than approximately 2000. If it is desired to reach a Reynolds number of this magnitude in the channels of the channel system included here, a much faster than normal fluid velocity is required in these backgrounds. At low Reynolds numbers for channel systems of the type described above, it is therefore necessary to generate turbulence by artificial means, such as by placing a special flow guide for the channel.
US4,152,302は、チャネルを備えた触媒を開示している。ここでは、流れ案内器は、ストリップから穿孔された横断金属フラップの形態で配置されている。流れ案内器を備えた触媒は、熱と、水分と、物質と、の少なくとも1つの移動を著しく増加させる。しかしまた、同時に、圧力降下も、劇的に増加する。しかし、圧力降下の増加の影響は、増加された熱と、水分と、物質と、の少なくとも1つの移動の影響よりも大きいことが分かっている。圧力降下は、とりわけ、流れ案内器の形態、寸法及び配置に依存している。しかし、前記流れ案内器のタイプが過大な圧力効果を発生させることは、一般的に知られており、それ故、これらは、商業的には、あまり広い範囲では使用されていない。 US 4,152,302 discloses a catalyst with a channel. Here, the flow guide is arranged in the form of a transverse metal flap perforated from the strip. Catalysts with flow guides significantly increase the transfer of at least one of heat, moisture and mass. At the same time, however, the pressure drop increases dramatically. However, it has been found that the effect of increased pressure drop is greater than the effect of increased heat, moisture and / or mass transfer. The pressure drop depends inter alia on the form, size and arrangement of the flow guide. However, it is generally known that the types of flow guides generate excessive pressure effects, and therefore they are not widely used commercially.
EP0869844は、熱と、水分と、物質と、の少なくとも1つの移動に対する圧力降下の改良された比率を得るために、触媒か、熱/水分交換器のダクトを横切って延びた乱流発生器を開示している。 EP 0 869 844 uses a turbulence generator extending across a catalyst or heat / moisture exchanger duct to obtain an improved ratio of pressure drop to at least one transfer of heat, moisture and material. Disclosure.
WO2007/078240は、チャネルを横切って延びた流れコンバータを開示している。しかし、熱と、水分と、物質と、の少なくとも1つの移動に対する圧力降下の比率のさらなる改良は、常に、このようなシステムの製造業者に対する要望である。 WO 2007/078240 discloses a flow converter extending across a channel. However, further improvements in the ratio of pressure drop to at least one transfer of heat, moisture, and material are always a desire for manufacturers of such systems.
本発明の目的は、熱と、水分と、物質と、の少なくとも1つの移動に対する圧力降下の比率がさらに改良されたチャネルシステムを提供することである。 It is an object of the present invention to provide a channel system with a further improved ratio of pressure drop to at least one movement of heat, moisture and material.
上の目的は、添付の特許請求の範囲に規定された特徴を有するチャネルシステムによって達成される。 The above objective is accomplished by a channel system having the features defined in the appended claims.
圧力降下と、システムを通って流れる流体の熱、水分及び物質の少なくとも1つの移動と、の間の関係を最適化する、本発明に従うチャネルシステムは、少なくとも1つのチャネル壁を有する少なくとも1つのチャネルと、所定の高さを有する少なくとも1つの流れ案内器と、を具備する。前記流れ案内器は、流体流れ方向に、かつ前記チャネルを横切るように延びている。さらに、前記流れ案内器は、上流部分と、下流部分と、前記上流部分と前記下流部分との間の中間部分と、を有する。前記上流部分は、前記流体流れ方向に、前記チャネル壁から前記チャネルに内向きに逸れ、また、前記下流部分は、前記流体流れ方向に、前記チャネル壁に向かって戻り、前記中間部分と前記下流部分との間の移行部が、所定の半径で湾曲されている。前記中間部分と前記下流部分との間の湾曲した移行部は、圧力降下を減少させ、この結果、チャネルシステムを通って流れる流体の、熱と、水分と、物質と、の少なくとも1つの移動に対する圧力降下の比率をさらに改良する。圧力降下の減少は、チャネルシステムを通る流体の流量が増加し、従って、システムのパワーの必要性が減少することに帰着する。これは、増加したか等しい熱と、水分と、物質との少なくとも1つの移動速度と共に、より効率的なシステムに帰着する。さらに、コーティングが必要とされたとき、底面へのコーティングの付着が増加され、チャネル全体のコーティングがより平坦であることができるので、湾曲した(カーブ)形状面がよい。コーティング処理中の閃光(flash)/大きな音(burr)の発生もまた、より少ない。閃光/機械音は、例えば、鋭いエッジ上に、所定のスポットのところの材料の蓄積によるものであり得る。高温中で、振動によってそれを使用したとき、コーティングの残りよりも厚い厚さであり得る蓄積は、減少されることができる。さらに、閃光は、圧力降下をほぼ増加させる。より滑らかな表面は、圧力降下を単に減少させるのではなく、必要とされる貴金属の量が減少することを示唆している。生産コストが必要とされる貴金属の量にかなり依存しているので、生産コストも縮小される。 A channel system according to the present invention that optimizes the relationship between pressure drop and at least one transfer of heat, moisture and material of a fluid flowing through the system comprises at least one channel having at least one channel wall And at least one flow guide having a predetermined height. The flow guide extends in a fluid flow direction and across the channel. Further, the flow guide has an upstream portion, a downstream portion, and an intermediate portion between the upstream portion and the downstream portion. The upstream portion deviates inwardly from the channel wall to the channel in the fluid flow direction, and the downstream portion returns toward the channel wall in the fluid flow direction, the intermediate portion and the downstream The transition between the parts is curved with a predetermined radius. The curved transition between the intermediate portion and the downstream portion reduces the pressure drop and, as a result, against at least one movement of fluid, heat, moisture, and material flowing through the channel system. Further improve the ratio of pressure drop. A decrease in pressure drop results in an increase in fluid flow through the channel system, thus reducing the need for system power. This results in a more efficient system with increased or equal heat, moisture and at least one transfer rate of material. In addition, when a coating is required, a curved (curved) surface is preferred because the coating adherence to the bottom surface is increased and the coating of the entire channel can be flatter. There is also less flash / burr generation during the coating process. The flash / mechanical sound can be, for example, due to accumulation of material at a given spot on a sharp edge. When used at high temperatures by vibration, the buildup that can be thicker than the rest of the coating can be reduced. Moreover, the flash almost increases the pressure drop. A smoother surface suggests that the amount of noble metal required is reduced rather than simply reducing the pressure drop. Production costs are also reduced because production costs are highly dependent on the amount of noble metal required.
この半径は、圧力降下の縮小により、システムの品質を改良するが、流体を案内することにより、熱と、水分と、物質と、の少なくとも1つの移動を増加させるので、渦が、すなわち、拡大した横断面積により引き起こされる流体の制御された乱流の移動が引き起こされることができる。この乱流の移動は、熱と、水分と、物質と、の少なくとも1つの移動速度を増加させるのに必要である。好ましくは、前記中間部分と前記下流部分の間の第1の移行部の半径は、0.1h1−2.1h1、好ましくは、0.35h1−2.1h1、より好ましくは、0.35h1−1.1h1である。 This radius improves the quality of the system by reducing the pressure drop, but guiding the fluid increases at least one transfer of heat, moisture, and matter, so the vortex is expanded, ie Controlled turbulent movement of the fluid caused by the cross-sectional area can be caused. This turbulent movement is necessary to increase the rate of movement of at least one of heat, moisture and matter. Preferably, the radius of the first transition between the intermediate part and the downstream part is 0.1 h 1 -2.1 h 1 , preferably 0.35 h 1 -2.1 h 1 , more preferably 0. it is a .35h 1 -1.1h 1.
適切には、流れ案内器の高さは、第1の高さとして同様の方向に、前記チャネルの高さの0.35倍よりも大きく取られている。この高さは、流体の流れ層を混合し、熱と、水分と、物質と、の少なくとも1つの移動速度を増加させる乱流の移動を生成するために、チャネルを通って流れる流体の大部分に対する効果を有することが必要である。 Suitably, the height of the flow guide is taken in the same direction as the first height to be greater than 0.35 times the height of the channel. This height mixes the fluid flow layer and creates a turbulent movement that increases the rate of movement of at least one of heat, moisture, and material to produce the majority of the fluid flowing through the channel. It is necessary to have an effect on.
前記流れ案内器の中間部分は、前記チャネルの1つのチャネル壁とほぼ平行である平坦部分を有することができる。この平坦部分は、前記チャネルと平行な方向に流体を導くために利用される。これは、チャネルと平行な方向への流体の速度を増加させる。平坦部分もまた、流れ案内器を製造することができるために必要とされることができる。効果的には、前記平坦部分の長さは、前記流体流れ方向に、0ないし2H、好ましくは、0ないし2h1、より好ましくは、0ないし1.0h1であることができる。 The middle portion of the flow guide may have a flat portion that is substantially parallel to one channel wall of the channel. This flat portion is utilized to direct fluid in a direction parallel to the channel. This increases the velocity of the fluid in a direction parallel to the channel. A flat portion may also be needed in order to be able to manufacture a flow guide. Effectively, the length of the flat part may be 0 to 2H, preferably 0 to 2h 1 , more preferably 0 to 1.0h 1 in the fluid flow direction.
好ましくは、前記下流部分と前記チャネル壁との間の移行部が、所定の半径で湾曲されている。前記下流部分と前記チャネル壁との間の移行部の半径は、0.5h1−1.7h1である。この半径の目的は、第2の渦が前記流れ案内器の後に現われるのを防ぐことである。このような不適当な第2の渦は、熱と、水分と、物質と、の少なくとも1つの移動を増加させることなく、圧力降下を増加させる。従って、このような渦を回避することによって、熱と、水分と、物質と、の少なくとも1つの移動に対する圧力降下の比率は、増加される。かくして、圧力降下は、さらに減少し、代わって、チャネルシステムの効率を増加させる。さらに、この滑らかな移行部は、コーティング処理中、閃光/大きな音の発生を防ぐ。それ故、この移行部は、閃光/大きな音の発生に関して、上に説明されるような中間部分と下流部分との間の移行部と同じ効果を有する。 Preferably, the transition between the downstream portion and the channel wall is curved with a predetermined radius. The radius of the transition between the downstream portion and the channel wall is 0.5h 1 −1.7h 1 . The purpose of this radius is to prevent a second vortex from appearing after the flow guide. Such an improper second vortex increases the pressure drop without increasing at least one transfer of heat, moisture, and matter. Thus, by avoiding such vortices, the ratio of pressure drop to at least one movement of heat, moisture, and matter is increased. Thus, the pressure drop is further reduced and instead increases the efficiency of the channel system. In addition, this smooth transition prevents flash / loud noise during the coating process. This transition therefore has the same effect as the transition between the intermediate part and the downstream part as described above in terms of flash / loud sound generation.
好ましくは、前記上流部分と前記中間部分との間の第3の移行部が、所定の半径で湾曲されている。これは、上流部分を通過した後に、チャネルの一側面に平行な所定の方向に向かって流体を滑らかに向けるためである。滑らかな方向は、さらに、圧力降下を減少させる。前記上流部分と前記中間部分との間の前記移行部の半径は、0.2h1−0.5h1であることができる。さらに、この滑らかな移行部は、コーティング処理中、閃光/大きな音の生成を防ぐ。それ故、この移行部は、閃光/大きな音の発生に関して、上に説明されるような中間部分と下流部分との間の移行部と同じ効果を有する。代わって、前記上流部分と前記中間部分との間の前記移行部の半径は、前記中間部分と前記下流部分との間の移行部の半径と等しいことができる。等しい半径は、流体が上述の流体流れ方向の反対方向に流れることができるアプリケーションにとって、効果的である。 Preferably, the third transition between the upstream part and the intermediate part is curved with a predetermined radius. This is to smoothly direct the fluid in a predetermined direction parallel to one side of the channel after passing through the upstream portion. The smooth direction further reduces the pressure drop. The radius of the transition between the upstream portion and the intermediate portion may be 0.2h 1 -0.5h 1 . In addition, this smooth transition prevents flash / loud sound generation during the coating process. This transition therefore has the same effect as the transition between the intermediate part and the downstream part as described above in terms of flash / loud sound generation. Alternatively, the radius of the transition between the upstream portion and the intermediate portion can be equal to the radius of the transition between the intermediate portion and the downstream portion. Equal radii are effective for applications where fluid can flow in the opposite direction of the fluid flow direction described above.
効果的には、前記流れ案内器の前記チャネルのチャネル壁と前記上流部分の間の移行部は、所定の半径で湾曲されている。これは、チャネルを横切る方向に、層状の流体流れを滑らかに導くためであり、横断面積が減少されるので、流体速度を増加させる。さらに、この滑らかな移行部は、コーティング処理中、閃光/大きな音の発生を防ぐ。従って、この移行部は、閃光/大きな音の発生に関して、上に説明されるような中間部分と下流部分との間の移行部と同じ効果を有する。好ましくは、前記チャネルのチャネル壁と前記上流部分の間の前記移行部の半径は、0.2h1−0.5h1であることができる。
Advantageously, the transition between the channel wall of the channel of the flow guide and the upstream portion is curved with a predetermined radius. This is to smoothly guide the laminar fluid flow across the channel, increasing the fluid velocity because the cross-sectional area is reduced. In addition, this smooth transition prevents flash / loud noise during the coating process. This transition therefore has the same effect as the transition between the intermediate part and the downstream part as described above in terms of flash / loud sound generation. Preferably, the radius of the transition between the channel wall and the upstream portion of the channel may be a 0.2h 1 -0.5
適切には、前記上流部分の平坦部分は、前記チャネル壁の面に対して、この面から前記上流部分が逸れた第1の傾斜角度を有する。これは、チャネルと平行でない方向に流体を導くためであり、この結果、乱流は、熱と、水分と、物質と、の少なくとも1つの移動を増加させるために発展されることができる。第1の傾斜角度は、10°〜60°、より好ましくは、30°〜50°であることができる。 Suitably, the flat portion of the upstream portion has a first angle of inclination relative to the surface of the channel wall from which the upstream portion deviates. This is to direct the fluid in a direction that is not parallel to the channel, so that turbulence can be developed to increase at least one transfer of heat, moisture, and matter. The first tilt angle can be 10 ° to 60 °, more preferably 30 ° to 50 °.
好ましくは、前記下流部分の平坦部分は、前記チャネル壁の面に対して、この面に前記か流部分が戻る第2の傾斜角度を有する。これは、渦、すなわち、流体の制御された乱流の移動を引き起こすためであり、逸れた横断面積により引き起こされる。この乱流の移動は、熱と、水分と、物質と、の少なくとも1つの移動速度を増加させるために必要である。第2の傾斜角度は、好ましくは、50°〜90°、より好ましくは、60±10°である。 Preferably, the flat portion of the downstream portion has a second angle of inclination with respect to the surface of the channel wall to which the flow portion returns to this surface. This is due to vortices, i.e., controlled turbulent movement of the fluid, and is caused by a deviated cross-sectional area. This turbulent movement is necessary to increase the rate of movement of at least one of heat, moisture and matter. The second inclination angle is preferably 50 ° to 90 °, more preferably 60 ± 10 °.
適切には、前記チャネルは、前記流れ案内器のところに、第1の横断面積A1と、第2の横断面積A2と、を有し、前記面積A2に対する前記面積A1の比率、すなわちA1/A2は、1.5よりも大きい、好ましくは、2.5よりも大きい、より好ましくは、3よりも大きい。この比率A1/A2の大きさは、前記チャネルで流体の所望の乱流の移動を形成するために、かくして、熱と、水分と、物質と、の少なくとも1つの移動速度を増加させるために必要な速度を得ることにとって不可欠である。 Suitably, the channel is at said flow director, the first cross-sectional area A 1, the second cross-sectional area A 2, has a ratio of the area A1 with respect to the area A2, i.e. A1 / A2 is greater than 1.5, preferably greater than 2.5, more preferably greater than 3. The magnitude of this ratio A1 / A2 is necessary to form the desired turbulent movement of fluid in the channel and thus to increase the rate of movement of at least one of heat, moisture and material. It is indispensable to get a good speed.
本発明に従う好ましい実施の形態では、前記中間部分は、前記上流部分が逸れているところから前記チャネル壁の内側面にとどまっている。これは、圧力降下をさらに減少させるためである。 In a preferred embodiment according to the present invention, the intermediate portion remains on the inner surface of the channel wall from where the upstream portion is offset. This is to further reduce the pressure drop.
前記チャネルは、前記流れ案内器に対してミラー反転された少なくとも1つの流れ案内器を有することができる。いくつかのチャネルが互いに関連して配置されたとき、このようなミラー反転された流れ案内器は、システム全体中の熱と、水分と、物質と、の少なくとも1つの移動速度を増加させる。 The channel may have at least one flow guide mirrored with respect to the flow guide. Such mirror-inverted flow guides increase the rate of movement of at least one of heat, moisture, and material throughout the system when several channels are placed in relation to each other.
本発明の好ましい実施の形態によれば、前記チャネルの前記横断面積は、上向き形状であり、好ましくは、三角形であることができる。製造の観点からすると、このような形状は、好ましい。特に、等辺三角形の横断面積は、単位面積当たりのチャネル壁に沿った摩擦損を最小限にし、かくして、単位面積当たりの最大流量を与える。それ故、熱と、水分と、物質と、の少なくとも1つの移動速度を増加させるために、等辺三角形の横断面積が好ましい。 According to a preferred embodiment of the present invention, the cross-sectional area of the channel is an upward shape, preferably a triangle. Such a shape is preferable from the viewpoint of manufacturing. In particular, the equilateral triangular cross-sectional area minimizes friction loss along the channel wall per unit area, thus providing maximum flow per unit area. Therefore, an equilateral triangular cross-sectional area is preferred in order to increase the rate of movement of at least one of heat, moisture, and material.
一般的に、特許請求の範囲で使用される全ての用語は、他にここに明示的に規定されない限り、本技術分野でそれらの通常の意味に従って解釈される。全ての参照符号、定冠詞[要素、装置、構成要素、手段、工程、など]は、他に明示的に述べられない限り、前記要素、装置、構成要素、手段、工程などの少なくとも1つの例を参照して公然と解釈される。ここに開示される方法の工程は、明示的に述べられない限り、開示された正確な順序で実行される必要はない。 In general, all terms used in the claims are to be interpreted according to their ordinary meaning in the technical field, unless explicitly defined otherwise herein. All reference signs, definite articles [elements, devices, components, means, steps, etc.] are at least one example of such elements, devices, components, means, steps, etc., unless expressly stated otherwise. It is interpreted openly with reference. The steps of the methods disclosed herein do not have to be performed in the exact order disclosed, unless explicitly stated.
本発明の他の目的、特徴並びに効果は、以下の詳細な開示から、並びに、添付の独立請求項及び図面から明らかである。 Other objects, features and advantages of the present invention will be apparent from the following detailed disclosure and from the attached independent claims and drawings.
上で述べた、本発明の目的、特徴、効果は、添付図面を参照して、以下に図示される本発明の好ましい実施の形態の限定的でない詳細な説明によって理解される。以下では、同じ参照符号は、同様の要素に使用される。 The above-described objects, features, and advantages of the present invention will be understood by the non-limiting detailed description of the preferred embodiments of the present invention illustrated below with reference to the accompanying drawings. In the following, the same reference numerals are used for similar elements.
本発明は、好ましい実施の形態を図示する目的のための添付の概略的な図面を参照して、以下に詳細に説明される。 The present invention will be described in detail below with reference to the accompanying schematic drawings for the purpose of illustrating preferred embodiments.
図1は、本発明に係るチャネルシステム2を備えたロール(回転体)1を示している。このロール1は、例えば、触媒として、熱ホイール、ガス冷却原子炉、ガスタービンブレード冷却又は他の適切なアプリケーションのような熱交換器中で使用されることができる。
FIG. 1 shows a roll (rotary body) 1 provided with a
複数のチャネル4を形成している少なくとも1つの平坦ストリップ14と一体的な波形ストリップ13が、シリンダを形成するように、所望の直径で巻き付けられており(図6参照)、ロール1のチャネルシステム2での実際のコアを構成している。波形ストリップ13及び本質的に平坦なストリップ14の凹凸部(indentation)15(図6参照)は、形成されたロールの嵌まり込みを防ぐ、すなわち、これらは、ストリップ13、14の異なる層が互いに対して配置されるのを防ぐ。さらに、ケーシング3が、チャネルシステム2を囲んでおり、チャネルシステム2を一緒に保持し、隣接している構成体にこのチャネルシステムを固定する。
A
代わって、波形ストリップ13及び平坦ストリップ14の数は、チャネル4を形成するように、交代で層状に配列される(図6参照)。この構成体は、例えば、プレート熱交換器に適している。
Instead, the number of
図2は、第1の流れ案内器(director)7と、第1の流れ案内器7に対して、ミラー反転された流れ案内器8と、を有する部分的に開けられたチャネル4の斜視図である。しかし、各流れ案内器7、8の少なくとも1つは、チャネル4の長さ全体に沿って分配されることができる。さまざまなタイプの流れ案内器は、交互にのみならず、図2に示されるように、ランダムに配置することが可能である。代わって、2つのタイプの流れ案内器のうちの1つのみが使用されてもよい。この場合、また、案内器は、チャネル4の長さ全体に沿って分配される。これら流れ案内器7、8は、所定の方向に、入口5を通って導入される流体を導く。
FIG. 2 shows a perspective view of a partially opened
チャネル4は、小さな寸法の、すなわち、通常は高さ4mm未満であるチャネルである。好ましくは、図3を参照すると、チャネルの高さHは、1mmないし3.5mmである。チャネル4は、5mm未満であることができるチャネル壁6a、6b、6cを有する等辺三角形の横断面積を有する。しかし、横断面積の形状は、等辺三角形に限定されず、このアプリケーションに適したいかなる形状も取ることができる。また、チャネル壁の数は、3までに限定されず、任意の適切な数であることができる。さらに、流体流れ方向で、チャネル壁6a、6b、6cは、チャネル4を囲んでおり、これは、流体が1つのチャネル4から他のチャネルに流れなくてもよいことに帰着する。他方では、本発明は、チャネル壁によって囲まれたチャネルに限定されない。チャネル壁6もまた、チャネル4を部分的に囲むことができるので、流体は、1つのチャネル4から他のチャネルに流れることができる。
チャネル4の長さは、アプリケーションに依存して変化することができる。例えば、触媒に対しては、チャネル4の長さは、150〜200mmであることができ、また、熱交換器に対しては、チャネル4の長さは、150〜250mmであることができる。しかし、本発明は、これらのチャネルの長さに限定されない。また、必要な長さを備えたシステムを形成するために、任意の数のチャネルシステム2を次々に配置することが可能である。
The length of
さらに、チャネル4は、いかなる軸方向をとってもよい。すなわち、本発明は、水平なチャネルに限定されない。
Furthermore, the
第1の流れ案内器7は、チャネル4の1つのチャネル壁6aに配置されており、かくして、入口5からの流体の流れ(矢印)は、2つの他のチャネルの側面6b、6cに向かって導かれる。第1の流れ案内器7の対向側面には、膨らみ部(bulge)12がある。互いに、及びチャネル4の入口から所定の距離のところに配置された特別な配置を有するこれら流れ案内器7、8を使用することによって、熱、水分及び物質の少なくとも1つの移動速度と、圧力降下と、の最適な関係が得られる。
The first flow guide 7 is arranged on one channel wall 6a of the
入口5を正確に通過した後、流体の流れは、入口のところでの乱流(inlet turbulence)を有する。流体がチャネル4を通過するのに従って、この乱流は減少し、これは、チャネル4の内部の、一定の速度の層状の流体の流れに帰着する。流体が第1の流体案内器7に接近したとき、速度は、減少された横断面積に局所的に依存して増加する。第1の流体案内器7を通過した後、拡大した横断面積及び流体の速度により、渦が、すなわち、流体の制御された乱流の移動が、引き起こされる。流体案内器7は、チャネル4を通って流れる流体の主要な部分に影響を与え、流れる層の混合に帰着する。この乱流の移動は、熱と、水分と、物質と、の少なくとも1つの移動速度を増加させるために必要である。
After passing precisely through the
図3では、同じタイプの2つの流れ案内器7aが、互いに隣に配置されている。チャネル4に内向きに延びた2つの流れ案内器7は、上流部分9と、中間部分10と、下流部分11と、を有する。これら流れ案内器7a、7bは、所定の高さh1を有する。第1の流体案内器7aは、入口5から所定の距離Aのところに配置されている。第1の流れ案内器7aの最適な配置は、運転条件に依存している。
In FIG. 3, two
上流部分9は、チャネル壁6aの面に対して、所定の第1の傾斜角度α1で、流体流れ方向に、逸れた平坦部分21を有する。第1の傾斜角度α1は、チャネル壁6aの面と、チャネル壁6aの面に対する平坦部分21の延長との間の角度として規定され、この角度は、平坦部分21の延長部と、チャネル壁6aの面との交差点の下流に位置されている。
The upstream portion 9 has a
また、第1の傾斜角度α1は、図3に角度α1として規定されている。さらに、第1の傾斜角度α1は、10°〜60°、好ましくは、30°〜50°である。 Further, the first inclination angle α 1 is defined as the angle α 1 in FIG. Furthermore, the first inclination angle alpha 1 is, 10 ° to 60 °, preferably from 30 ° to 50 °.
上流部分9の傾斜は、流体の速度を増加させ、流体を他の表面に向かって導き、この結果、制御された乱流の移動が、熱と、水分と、物質と、の少なくとも1つの移動を増加させるために開始される。 The slope of the upstream portion 9 increases the velocity of the fluid and directs the fluid towards the other surface so that a controlled turbulent movement is the movement of at least one of heat, moisture and matter. Be started to increase.
中間部分10は、上流部分9と下流部分11との間に配置されている。中間部分10は、上流部分9が延びたチャネル壁6から側面に内向きに留まっている。代わって、中間部分10は、チャネル壁6の内側及び外側の両方にあってもよい。
The
中間部分10と上流部分9との間には、所定の半径R2を有する湾曲した移行部19が配置されている。上流部分9と中間部分10との間の移行部19の半径R2は、流れ案内器7の高さの0.1ないし2倍、すなわち、0.1h1−2h1である。これは、上流部分を通過した後、チャネルの1つの側面に平行な方向に向かって流体の流れを滑らかに導くためである。最小の好ましいチャネルの高さHを有する実施の形態に対して、これは、0.04〜1.08mmに等しい。最大の好ましいチャネルの高さHを有する実施の形態に対して、これは、0.14〜4.31mmに等しい。
Between the
中間部分10は、チャネル4の1つのチャネル壁6aに平行であり、上流部分9及び下流部分11の長さに対して短い平坦部分16を有する。また、流れ案内器7が延びたチャネル壁6に関して、流れ案内器7の最大の高さh1は、中間部分10の平坦部分16のところにある。高さh1は、好ましくは、チャネル4の高さHの0.35倍よりも大きい。最小の好ましいチャネル高さHを有する実施の形態に対して、これは、0.35〜0.54mmに等しい。最大の好ましいチャネル高さHを有する実施の形態に対して、これは、1.40〜2.15mmに等しい。しかし、平坦部分16は、製造状の理由から設けられ得るが、対向壁6bの方へ導かれた後に、チャネル4の、すなわちチャネル壁6a、6b、6cのチャネル4の方向に流れるように流体を導くのを助ける。平坦部分16は、0ないし2H、好ましくは、0ないし2.0h1、より好ましくは、0ないし1.0h1の流体流れ方向に所定の長さを有することができる。上流部分9が延びたチャネル壁6と平行であることに代わって、中間部分10の平坦部分16は、チャネル壁6aに対して所定の傾斜を有してもよい。傾斜は、チャネル4に内向きに、又はチャネル壁6aに向かって、流体流れ方向であることができる。他の実施の形態では、中間部分10は、わずかに湾曲した形状、例えば、凸形を有することができる。移行部17、19は、湾曲している必要はなく、これらは、直線状であることができる。
The
流れ案内器7の下流部分11は、流体流れ方向に、所定の第2の傾斜角度α2でチャネル壁6aの面に対して、戻る平坦部分22を有する。第2の傾斜角度α2は、チャネル壁6aの面と、チャネル壁6aの面に対する平坦部分22の延長との間の角度として規定され、この角度は、平坦部分22の延長とチャネル壁6aの面との交差点の上流に位置されている。第2の傾斜角度α2もまた、図3に角度α2として規定されている。さらに、第2の傾斜角度α2は、50°〜90°、好ましくは、60±10°である。好ましくは、平坦部分22は、十分に短いので、下流部分11は、好ましくは、大きな半径R4を有する平坦な移行部18のチャネル壁6aに戻ることができる。平坦部分22は、拡大した横断面積により、制御された乱流の移動を形成することを可能にし、これは、熱、水分及び物質の少なくとも1つの移動と、圧力降下と、の間の比率を最適化する。
Downstream portion 11 of the flow director 7, the fluid flow direction, with respect to the predetermined surface of the second inclination angle alpha 2 in the channel wall 6a, the
前記中間部分10と前記下流部分の間の移行部17の所定の半径R3は、流れ案内器7の高さの0.1〜2.1倍、すなわち、0.1h1−2.1h1、好ましくは、流れ案内器7の高さの0.35〜2.1倍、すなわち、0.35h1−2.1h1、より好ましくは、流れ案内器7の高さの0.35〜1.1倍、すなわち、0.35h1−1.1h1である。最大の好ましいチャネル高さHを有する実施の形態に対して、これは、それぞれ、0.14〜4.52mm、0.49〜4.52mm及び0.49〜2.37mmに等しい。この半径は、拡大している断面により引き起こされる渦、すなわち流体の制御された乱流の移動を形成するチャネル壁6aに向かう流体の大部分を導く。この乱流の移動は、熱と、水分と、物質との少なくとも1つの移動速度を増加させるために必要である。
Said predetermined radius R 3 of the
代わって、前記上流部分9と前記中間部分10の間の移行部19の前記半径R2は、前記中間部分10と前記下流部分11の間の移行部17の半径R3と等しいことができる。すなわち、流れ案内器7の高さの0.1〜2.1倍、すなわち、0.1h1―2.1h1、好ましくは、流れ案内器7の高さの0.35〜2.1倍、すなわち、0.35h1―2.1h1、より好ましくは、流れ案内器7の高さの0.35−1.1倍である。最小の好ましいチャネル高さHを有する実施の形態に対して、これは、それぞれ、0.04〜1.13mm、0.12〜1.13mm及び0.12〜0.59mmに等しい。また、最大の好ましいチャネル高さHを有する実施の形態に対して、これは、それぞれ、0.14〜4.52mm、0.49〜4.52mm、0.49〜2.37mmに等しい。等しい半径は、流体が上述の流体流れ方向の反対にさらに方向に流れることができるいくつかのアプリケーションにおいて効果的である。
Alternatively, the radius R 2 of the
チャネル4のチャネル壁6aと、上流部分9との間には、所定の半径R1を有する滑らかな移行部20がある。チャネル4のチャネル壁6aと、上流部分9との間の移行部20半径R1は、チャネル4に向かって上向きに流体を導くのを助け、また、流れ案内器7の高さh1の0.1〜2倍の高さ、すなわち、0.1h1−2h1である。最小の好ましいチャネル高さHを有する実施の形態に対して、これは、0.04〜1.08mmに等しい。最大の好ましいチャネル高さHを有する実施の形態に対して、これは、0.14〜431mmに等しい。
A channel wall 6a of the
チャネル壁6aと上流部分9との間の移行部の最適な半径R1と、上流部分9と中間部分10との間の最適な半径R2とは、それぞれ、熱と、水分と、物質と、の少なくとも1つの移動に対する圧力降下の比率に関して、いくつかの経験的なパラメータの使用により決定されることができる。このようなパラメータは、例えば、流れ案内器7、8のところでのチャネル4の横断面積A1とチャネル4の横断面積A2との比率、前記横断面積A1に対する流れ案内器7、8のところでのチャネル4の横断面積の変化の比率、上流部分9及び下流部分11の第1の傾斜角度α1及び第2の傾斜角度α2である。チャネル4の横断面積A1は、チャネル4の入口5のところに、横断面積として規定されている。また、チャネル4の横断面積A1も、図5にA1として規定されている。流れ案内器7、8のチャネル4の横断面積A2は、高さh1のところで中間部分10のところの横断面積として規定されている。チャネル4の横断面積A2も、図5にA2として規定されている。チャネル壁6と平行ではないか、上流部分9がここから延びた中間部分の場合には、横断面積A2は、中間部分10のところの平均横断面積として規定されている。
The optimum radius R 1 of the transition between the channel wall 6a and the upstream portion 9, and the optimum radius R 2 between the upstream portion 9 and the
下流部分11とチャネル4のチャネル壁6aとの間には、半径R4を有する滑らかな移行部18がある。下流部分11とチャネル4のチャネル壁6aとの間の移行部18の半径R4は、第2の渦の形成を縮小し、圧力降下を増加させることができる。半径R4は、流れ案内器7の高さの0.2〜2倍、すなわち、0.2h1−2h1、好ましくは、流れ案内器7の高さの0.5〜1.5倍、すなわち、0.5h1−1.5h1である。最小の好ましいチャネルの高さHを有する実施の形態に対して、これは、それぞれ、0.01〜2.15mm及び0.18〜0.81mmに等しい。最大の好ましいチャネルの高さHを有する実施の形態に対して、これは、それぞれ、0.03〜8.62mm及び0.70−3.23mmに等しい。しかし、これら移行部18、20は、所定の半径を有することに限定されず、これらは直線状であることができる。
Between the downstream portion 11 and the channel wall 6a of the channel 4 is a
滑らかな移行部18、19、20、21は、流れ案内器7全体にわたる滑らかな流体流れに帰着する。また、同時に、移行部は、流体を所定の方向に導く。圧力降下が、流体と、チャネルの壁との間の摩擦によって確立されるので、滑らかな移行部もまた、圧力降下を減少させる。
The
図2並びに図3では、流れ案内器が有する上流部分9は、平坦部分21を有する。図示されない他の実施の形態では、上流部分9は、これらの間に、平坦部分なく、互いに湾曲した2つの部分を有することができる。すなわち、上流部分9は、上流部分9と中間部分10との間の凸状の移行部19に連続している、チャネル壁6aと上流部分との間の凹状の移行部20によって形成されてもよい。この場合、第1の傾斜角度α1は、2つの湾曲部分の、横断面積に見られる、交差点による接線と、チャネル壁6aの面との間の角度を参照する。他の態様では、第1の傾斜角度は、平坦部分21を有する場合に同様に規定される。
2 and 3, the upstream portion 9 of the flow guide has a
他の実施の形態では、下流部分11は、凹形状又は凸形状を有することができ、又は、下流部分11は、これらの間に、平坦部分22なく、互いに湾曲した2つの部分を有することができる。すなわち、下流部分11は、下流部分とチャネル壁の間の凹状の移行部18に連続している、中間部分と下流部分の間の凸状の移行部17によって形成されることができる。この場合、第2の傾斜角度α2は、2つの湾曲部分の、横断面積に見られる、交差点による接線と、チャネル壁6aの面との間の角度を参照する。他の態様では、第2の傾斜角度は、平坦部分22を有する場合に同様に規定される。
In other embodiments, the downstream portion 11 can have a concave or convex shape, or the downstream portion 11 can have two portions that are curved with respect to each other without a
図3では、第2の流れ案内器7bは、第1の流れ案内器7aからの所定の距離Bのところに位置されており、第2の流れ案内器7bは、流れ案内器7aと同じ配置形状を有する。第2の流れ案内器7bもまた、第1の流れ案内器7aの配置形状と比較して異なる配置形状を有することができる。距離Bは、十分に大きくあるべきであるので、第1の流れ案内器7aを通過した後に形成された乱流の移動は、最大に利用されることができ、また、流体は、チャネル4の方向を、すなわち、チャネル4、チャネル壁6a〜6cに平行な方向を取ることができる。この距離によって、不必要な圧力降下は、熱と、水分と、物質と、の少なくとも1つの移動速度を減少させることなく、防がれる。本発明は、互いに等しい距離Bのところに流れ案内器を有することに限定されていない。それどころか、互いに任意の距離のところに流れ案内器を配置することが可能である。
In FIG. 3, the
流れ案内器7a、7bの上には、膨らみ部12が配置されている。好ましくは、膨らみ部12の高さh2は、流れ案内器7の高さh1未満である。これは、膨らみ部12中の不要な乱流を減少させる。さらに、好ましくは、膨らみ部12は、第2のチャネルの底面に、流れ案内器によって規定された、対応する膨らみ部12に十分に適合した形状を有する(図4参照)。膨らみ部12の高さには、層状にチャネルを配置したとき、安定したアセンブリが得られるように、好ましくは非常に高く、これは、嵌まり込むことを防ぐためである。ここで、嵌まり込みは、互いに対するチャネル層の望まれない移動を参照する。本発明は、各流れ案内器7のところに1つの膨らみ部を有することに限定されない。代わりに、例えば、第1の流れ案内器7と、最後の流れ案内器7のところに、流体流れ方向に、1つの膨らみ部があることができる。
The bulging
図4は、チャネルシステム2でのように、互いに関連して配置された2つのチャネル4を示しており、各々が、第1の流れ案内器7と、この第1の流れ案内器7に対してミラー反転された第2の流れ案内器8と、を有する。もし、チャネルへ延びた流れ案内器のみが使用されるのであれば、これらが一緒に巻き付けられるか、図6に示すように、互いに関連して配置されたとき、チャネルの半分のみが流れ案内器を有する。さらに、熱と、水分と、物質と、の少なくとも1つの移動を増加させるために、各第2の流れ案内器が、第1の流れ案内器7に対してミラー反転された流れ案内器8であることが適切であるので、全てのチャネルには、それぞれ流れ案内器が設けられている。第1の流れ案内器7に対してミラー反転された第2の流れ案内器8は、第1の流れ案内器7から所定の距離Bのところに位置されている。この距離Bは、第1の流れ案内器7を通過した後に形成された乱流の移動が、チャネル4の方向を、すなわち、チャネル4、チャネル壁6aに平行な方向を取ることができるように、かなり大きくあるべきである。ミラー反転された第2の流れ案内器により接近している流体は、大きな拡大面積を得て、速度は、局所的に減少する。
FIG. 4 shows two
チャネルの一端部から見た図2のチャネルの横断面積である図5は、横断面積が両側面からの凹凸5によってどのように影響されるかを示している。第1の流れ案内器7と、ミラー反転された流れ案内器8との両方が、図面に示されており、これらは、チャネル壁6a(図1も参照)全体にわたって延びている。チャネルの横断面積は、三角形であるが、いかなる上向き形状(top-shaped)の断面形状も適している。従って、さらに、台形断面も実現可能である。
FIG. 5, which is the cross-sectional area of the channel of FIG. 2 as viewed from one end of the channel, shows how the cross-sectional area is affected by
所望の乱流の移動を形成するために、流れ案内器7の中間部分10のところで、流体の所定の速度V2が必要である。この速度V2は、中間部分10のところでのチャネルの横断面積A2、例えば、チャネルの入口のところでのチャネル4の横断面積A1及び横断面積A1を有するチャネルの部分での速度V1に依存している。式A2=A1(v1)2/v2を使用することによって、面積A2に対する面積A1、すなわち、A2/A1の最も効果的な比率がアプリケーションに依存して計算されることができる。面積A2に対する面積A1の比率は、1.5よりも大きい、好ましくは、2.5よりも大きい、より好ましくは、3よりも大きい。
In order to create the desired turbulent movement, a predetermined velocity V 2 of the fluid is required at the
本発明の代わりの形態によれば、流れ案内器は、上流部分と下流部分との間の中間部分が、流れ案内器が延びた側面から、チャネルの三角形の横断面積の三角形の側面に平行であるようにして配置される。他の代わりの形態では、流れ案内器は、前記上流部分と下流部分との間の中間部分が、チャネルの三角形の横断面積の三角形の側面の1つに垂直である。これは、上流部分と下流部分とが、それぞれ、流れ案内器がここから逸れた側面のみならず、隣接側部でも、チャネルの2つの側面に対して傾斜を有することを意味している。さらに、代わりの実施の形態では、流れ案内器は、中間部分の側部が、流れ案内器から逸れている側部に対して所定の傾斜を有する、すなわち、流れ案内器は、4つの傾斜面を備えた凸状面を形成している。代わって、1つの流れ案内器が、1つのチャネル壁6aから延び、他のチャネル壁6bに戻ってもよいし、流れ案内器は、任意のオーダの異なるチャネル壁6a〜6cから延び、戻ってもよい。例えば、第3の流れ案内器全てが、チャネル壁6aから延びてもよいし、チャネル壁6aからの間の流れ案内器は、代わって、2つの残りのチャネル壁6b、6cから延びてもよい。さらに、代わりの実施の形態では、流
れ案内器は、チャネル4の入口から、又はチャネル4の流れ案内器7、8から、同じ距離のところに、2つ又はいくつかのチャネル壁6a〜6cから上流に延びることができる。これは、複数の壁からの狭細なチャネルに帰着する。このタイプの流れ案内器は、図面に示される流れ案内器7、8と組み合わせられることができる。
According to an alternative form of the invention, the flow guide is such that the intermediate part between the upstream part and the downstream part is parallel to the triangular side of the channel cross-sectional area from the side from which the flow guide extends. Arranged in such a way. In another alternative, the flow guide is such that the intermediate portion between the upstream and downstream portions is perpendicular to one of the triangular sides of the triangular cross-sectional area of the channel. This means that the upstream part and the downstream part respectively have an inclination with respect to the two sides of the channel not only on the side where the flow guide deviates from here, but also on the adjacent side. Further, in an alternative embodiment, the flow guide has a predetermined slope with respect to the side that the middle portion departs from the flow guide, i.e. the flow guide has four inclined surfaces. The convex surface provided with is formed. Alternatively, one flow guide may extend from one channel wall 6a and back to the other channel wall 6b, or the flow guide may extend from any order of different channel walls 6a-6c and back. Also good. For example, all the third flow guides may extend from the channel wall 6a, or the flow guides between the channel walls 6a may instead extend from the two remaining channel walls 6b, 6c. . Furthermore, in an alternative embodiment, the flow guide is from two or several channel walls 6a-6c at the same distance from the inlet of the
図6は、本発明に係るチャネルの長手方向にチャネルシステム2のチャネル4を有する層を示している。1つの波形ストリップ13は、好ましくは、流れ案内器7、8が、折られたエッジのところの凹部15と、内側の折られたエッジのところの押出部分と、の両方を形成するように、一方から押圧されるようにして使用される。凹部15は、ここでは上に説明された流れ案内器7、8と同じである。この実施の形態では、さらに、波形ストリップ13の凹凸部に対応する凹凸部15が形成されたほぼ平坦なストリップ14が使用される。平坦ストリップ14と波形ストリップ13とは、一方の上部に他方を押圧し、この結果、平坦ストリップの凹凸部が、波形ストリップの凹凸部に嵌合する。
FIG. 6 shows a layer with the
熱と、水分と、物質と、の少なくとも1つの移動をさらに増加させるために、下向きに尖った三角形の横断面積の先端を有するチャネル及び上向きに尖った三角形の横断面積の先端を有するチャネルには、凹部/押出部分が設けられていることが便利であり、これは、全てのチャネルに流れ案内器が設けられていることに帰着する。 In order to further increase the movement of at least one of heat, moisture, and material, the channel with the tip of the triangular cross-sectional area pointed downward and the channel with the tip of the triangular cross-sectional area pointed upwards Conveniently, a recess / extrusion part is provided, which results in all channels being provided with flow guides.
流れ案内器が設けられた全てのチャネルに関して、両側から凹部/押出部分を形成することが利便的であり、この結果、チャネルの横断面積である三角形のベースは、内向きに押圧され、これによって、横断面積の減少を達成する。内向き及び外向きにとがっている三角形の横断面積の先端を有するチャネルの凹部/押出部分は、それぞれ、チャネルに沿って互いに対してオフセットされ、好ましくは、互いに等距離に離間されている。同じに沿った異なる点の全く同一のチャネルの横断面積には、かくして、三角形の先端の三角形/押出部分のベースの凹部、及び三角形のベースの三角形/押出部分の先端の凹部がある。これは、主として、乱流が発生されるのを助ける横断面積の減少である。これは、横断面積が縮小されるので、ベースがチャネルの中心に向かって内向きに押圧されて、乱流を形成することを意味している。三角形の先端がチャネルの中心に向かって内向きに押圧され、ベースが外向きに押圧されたとき、これらの部分のところで、代わって、横断面積が増加する。 For all channels provided with flow guides, it is convenient to form the recess / extrusion part from both sides, so that the triangular base, which is the cross-sectional area of the channel, is pressed inward, thereby Achieve a reduction in cross-sectional area. The recesses / extrusions of the channels having triangular cross-sectional tips that point inwardly and outwardly are each offset relative to each other along the channel and are preferably spaced equidistant from each other. The cross-sectional area of the exact same channel at different points along the same thus has a recess in the triangle / triangle of the triangle tip and a recess in the triangle / triangle of the triangle base. This is primarily a reduction in cross-sectional area that helps turbulence be generated. This means that as the cross-sectional area is reduced, the base is pressed inward toward the center of the channel to create turbulence. When the tip of the triangle is pressed inward toward the center of the channel and the base is pressed outward, the cross-sectional area increases instead at these portions.
上記の発明は、本発明の好ましい実施の形態に関連して説明されてきたが、特許請求の範囲によって規定されるような本発明から逸脱することなく、いくつかの変更が想到されることは、当業者にとって明白であろう。例えば、上に説明されるように、波形ストリップは、他のチャネルの輪郭形状(プロファイル)が得られるような他の方式で波形にされることができる。流れ案内器の構成体が嵌まり込むことに対する障害を構成しなければ、例えば、上流部分と下流部分との角度が、チャネルの長手方向に比べて小さければ、チャネルの長手方向に対する鋭角がよりわずかに小さい特別な凹部/押出部分を形成することが可能である。そして、このような嵌まり込みの障害は、圧力降下を最小にするために、流れ案内器と比較して、チャネルの横断面積に比べて小さくあるべきである。このような嵌まり込みの障害は、もちろん、予め障害を嵌め込むように機能する補足的な流れ案内器であってもよい。凹部/流れ案内器の数は、チャネルの長さ及びチャネルの横断面積A1に依存している。熱、水分及び物質の少なくとも1つの移動に対する圧力降下の比率を最適化するために、より小さな横断面積を有するチャネルが、流れ案内器間のより短い距離を必要とし、この結果、より大きな横断面積を有するチャネルよりも多くの流れ案内器が必要である。さらに、製造の観点から、異なるアプリケーションに再使用可能な所定の距離を有することが適切である。好ましい実施の形態に対して、流れ案内器の数は、長さ150mmのチャネル5つ〜6つであることができる。しかし、流れ案内器の数は、この数に全く限定されない。 While the foregoing invention has been described in connection with a preferred embodiment of the present invention, it will be appreciated that certain changes can be made without departing from the invention as defined by the appended claims. Will be apparent to those skilled in the art. For example, as described above, the corrugated strip can be corrugated in other ways to obtain other channel profiles. If it does not constitute an obstacle to the fitting of the flow guide, for example, if the angle between the upstream part and the downstream part is small compared to the longitudinal direction of the channel, the acute angle with respect to the longitudinal direction of the channel is slightly less It is possible to form special recesses / extrusions that are small. And such a snap-in failure should be small compared to the cross-sectional area of the channel compared to the flow guide to minimize the pressure drop. Such an obstruction can, of course, be a supplemental flow guide that functions to pre-fit the obstruction. Number of recesses / flow director is dependent on the cross-sectional area A 1 of the length and the channel of the channel. In order to optimize the ratio of pressure drop to at least one movement of heat, moisture and material, channels with smaller cross-sectional areas require shorter distances between flow guides, resulting in larger cross-sectional areas More flow guides are required than channels with Furthermore, from a manufacturing point of view, it is appropriate to have a predetermined distance that can be reused for different applications. For the preferred embodiment, the number of flow guides can be 5 to 6 channels 150 mm long. However, the number of flow guides is not limited to this number at all.
Claims (20)
このチャネルシステムは、
少なくとも1つのチャネル壁(6a)を有する少なくとも1つのチャネル(4)と、
所定の高さ(h1)を有する少なくとも1つの流れ案内器(7a、7b)と、を具備し、
前記流れ案内器は、流体流れ方向に、かつ前記チャネルを横切るように延び、また、
前記流れ案内器は、
上流部分(9)と、
下流部分(11)と、
前記上流部分(9)と前記下流部分(11)との間の中間部分(10)と、を有し、
前記上流部分(9)は、前記流体流れ方向に、前記チャネル壁(6a)から前記チャネル(4)に内向きに逸れ、また、
前記下流部分(11)は、前記流体流れ方向に、前記チャネル壁(6a)に向かって戻るチャネルシステムにおいて、
前記中間部分(10)と前記下流部分(11)との間の移行部(17)が、所定の半径(R3)で湾曲されていることを特徴とするチャネルシステム(2)。 A channel system (2) that optimizes the relationship between the pressure drop and the movement of at least one of heat, moisture and material of the fluid flowing through the system,
This channel system
At least one channel (4) having at least one channel wall (6a);
And at least one flow guide (7a, 7b) having a predetermined height (h 1 ),
The flow guide extends in a fluid flow direction and across the channel;
The flow guide is
An upstream part (9);
A downstream portion (11);
An intermediate part (10) between the upstream part (9) and the downstream part (11),
The upstream portion (9) deviates inward from the channel wall (6a) to the channel (4) in the fluid flow direction; and
In the channel system, the downstream part (11) returns in the fluid flow direction towards the channel wall (6a),
The channel system transition between the intermediate portion (10) and said downstream portion (11) (17), characterized in that it is bent at a predetermined radius (R 3) (2).
前記面積A2に対する前記面積A1の比率は、1.5よりも、好ましくは、2.5よりも、より好ましくは、3よりも大きい請求項1ないし16のいずれか1のチャネルシステム(2)。 It said channel (4) is at said flow director (7a, 7b), has a first cross-sectional area A 1, the second cross-sectional area A 2, and
The ratio of the area A 1 with respect to the area A 2, rather than 1.5, preferably than 2.5, more preferably, no claim 1 greater than 3 to 16 any one of the channel system (2 ).
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Citations (5)
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---|---|---|---|---|
JPS6021890U (en) * | 1983-07-22 | 1985-02-15 | 株式会社日立製作所 | turbulence promoter |
JP2002048491A (en) * | 2000-08-01 | 2002-02-15 | Denso Corp | Heat exchanger for cooling |
JP2004503739A (en) * | 2000-06-15 | 2004-02-05 | ニルスン スベン メルケル | Equipment for heat / humidity exchange |
US7096933B1 (en) * | 2000-10-24 | 2006-08-29 | Carrier Corporation | Furnace heat exchanger |
WO2007078240A1 (en) * | 2006-01-02 | 2007-07-12 | Sven Melker Nilsson | Channel system |
-
2013
- 2013-10-23 JP JP2013220603A patent/JP2014059139A/en active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6021890U (en) * | 1983-07-22 | 1985-02-15 | 株式会社日立製作所 | turbulence promoter |
JP2004503739A (en) * | 2000-06-15 | 2004-02-05 | ニルスン スベン メルケル | Equipment for heat / humidity exchange |
JP2002048491A (en) * | 2000-08-01 | 2002-02-15 | Denso Corp | Heat exchanger for cooling |
US7096933B1 (en) * | 2000-10-24 | 2006-08-29 | Carrier Corporation | Furnace heat exchanger |
WO2007078240A1 (en) * | 2006-01-02 | 2007-07-12 | Sven Melker Nilsson | Channel system |
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