JP2016535842A - 流体間の熱交換または物質移動のためのシート、同シートを有する装置および同シートの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1には、波板を有する熱交換器が開示されている。熱交換器の流路は、波形によって形成されている。波板には一つおきに開流路が形成され、残りの流路は閉流路として形成されている。閉流路は、波板の元来は開流路であった流路に蓋を接着することにより形成される。このような波板が2枚重ねられて積層されることによって、複数の閉流路が形成される。
他の目的は、熱交換または物質移動のための装置を提供することである。
一実施形態において、2つの山部は、流路端点の間を延びる直線から第1距離をなして位置しており、谷底は、直線から第2距離をなして位置している。
一実施形態において、流路端点の他方を山部の他方に接続している区分の全体が、谷底を山部の一方に接続している区分の全体と平行である。流路端点を山部に接続している区分は、中間開流路の側壁も形成している。このような互いに対向する2つの区分、すなわち、2つの山部および1つの谷底を有する2つの隣接する開流路の区分によって、中間流路の側壁が形成されている。上記のように平行な区分を設けることにより、中間流路の断面が、2つの山部間を接続する区分と適合する。
一実施形態において、シートは熱交換シートである。
本開示の第2の態様による、流体流れ間の熱交換または物質移動のための装置は、第1の態様によるシートを複数備えている。複数のシートは、隣接する各対のシートの開流路が流体流路を形成するように重ねられている。
一実施形態は、流入口および流出口を備えている。各流入口は2枚の隣接するシートの流体流路内に流体を向けるよう配置されている。各流出口は2枚の隣接するシートの流体流路から流体を出すように配置されている。各流入口および流出口は、テーパー状をなしている。
本開示の第3の態様による、流体流れ間の熱交換および物質移動の少なくともいずれか一方のためのシートの製造方法は、
a)ブランクシートを提供することと、
b)一つおきの流路の断面が2つの流路端点と、2つの流路端点の間に位置する2つの山部および谷底とを有するように、ブランクシートに波形付けをして開流路を形成することと、からなる。波形開流路の2つの流路端点は、波形開流路の開口を画定している。各対の波形開流路の中間に位置する残りの開流路は、中間開流路である。波形開流路および中間開流路は互いに反対の方向に開口を有している。
一実施形態において、2つの山部の間に谷底が位置している。間に谷底が位置している2つの山部の形状によって、重ねられた2枚のシートの係止が行われる。これによって、重ねられた2枚のシートは、横方向および互いに近づく方向における相対移動が抑制されるように互いに連結されている。
一実施形態において、流路端点の一方を山部の一方に接続している区分の全体が、谷底を山部の他方に接続している区分の全体と平行である。
一実施形態において、一つおきの流路のそれぞれが略M字状の断面を有している。
本開示の第5の態様による、流体流れ間の熱交換または物質移動のための装置は、第4の態様によるシートを複数備えている。複数のシートは、隣接する各対のシートの開流路が流体流路を形成するように重ねられている。
一実施形態は、流入口および流出口を備えている。各流入口は2枚の隣接するシートの流体流路内に流体を向けるよう配置されている。各流出口は2枚の隣接するシートの流体流路から流体を出すように配置されている。各流入口および流出口は、テーパー状をなしている。
a)ブランクシートを提供することと、
b)一つおきの流路の断面が2つの流路端点と、2つの流路端点の間に位置する2つの山部および谷底とを有するように、ブランクシートに波形付けをして開流路を形成することと、からなる。
本明細書において別に記載しない限り、特許請求の範囲において用いられるすべての用語は当該技術分野における通常の意味に解釈される。別に記載しない限り、1つの要素、装置、部材および手段等に対する言及は、要素、装置、部材および手段等の少なくとも1つの具体例であると解釈される。
図2は重ねられた2枚のシート1の部分斜視図である。上側シート1の中間開流路5は谷部に配置され、下側シート1の2つの山部3c,3dの間に形成された谷底3eに受容されている。流体流路11は、2枚のシート1の、波形開流路3に対向する各対の中間開流路5により形成される。2枚のシート1は、一方のシートの各中間開流路5が、他方のシートの対応する波形開流路3の2つの山部の間に配置されるように側方にずらされている。隣接する一対のシート1は、一方のシート1の中間開流路5が他方のシートの対応する2つの山部の間の谷底と係合するように互い違いに配置される。このため、重ねられるシートの波形を同一にすることができ、製造工程が簡略化される。
流入口7は流路流入開口1aに対応する先端7bを有する。流入開口7aは流体流路11の長手方向長さと平行である。流入開口7aはシート1の横方向端部1cと整合していてもよい。流入口7は横方向端部1cからシートの他方の横方向端部1dまで延びる。流入口7は、流入開口7aと整合している横方向端部1cから他方の横方向端部1dにかけて、流体流路11の流路流入開口1aに向かってテーパーしている。
図5aおよび5bに示す構造は、例えば気体の温度に影響を与える熱伝達媒体として液体を用いる熱交換システムにおいて好適に使用できる。液体は気体に比べて一般的に熱容量が大きく、2つの流体間の熱平衡を得るために必要とされる液体の量は気体の量よりも概して少ない。図5aおよび5bに示す構造やこれらに類似する構造を用いることによって熱交換の効率が上がる。図5aおよび5bに示す構造を有する装置は、温度変更の対象である気体に対して、より大きい量の流体伝達容量を使用できる。さらに、このような構成によって、装置寸法を縮小化できる。
一変形例において、シートは波形線(例えば、製造時に波形部が折り曲げられている場合は折り線)に沿って可撓性を有する。このため、装置13は可撓性を有し、装置13の外周のある側面側から圧力が加えられた際に装置13が変形可能である。これは、輸送時において装置の体積を小さくできるため有益である。輸送中は装置を変形させ、設置の際には元の形状に戻すことができる。
Claims (15)
- 流体流れ間の熱交換および物質移動の少なくともいずれか一方のためのシート(1,1’)であって、該シート(1,1’)が開流路(3,5)を形成している波形部を有しており、一つおきの開流路(3)が波形開流路(3)であり、各波形開流路(3)の断面が、2つの流路端点(3a,3b)と、該2つの流路端点(3a,3b)の間に位置する2つの山部(3c,3d)および谷底(3e)とを有しており、
各波形開流路(3)の2つの流路端点(3a,3b)は該波形開流路(3)の開口を画定しており、各対の波形開流路(3)の中間に位置する残りの開流路が中間開流路(5)であり、波形開流路(3)および中間開流路(5)が互いに反対の方向に開口を有している、シート(1,1’)。 - 前記2つの山部(3c,3d)が、前記流路端点(3a,3b)の間を延びる直線(L)から第1距離(d1)をなして位置しており、前記谷底(3e)が前記直線(L)から第2距離(d2)をなして位置している、請求項1に記載のシート(1,1’)。
- 前記谷底(3e)が前記2つの山部(3c,3d)の間に位置している、請求項1または2に記載のシート(1,1’)。
- 前記2つの山部(3a,3b)間を接続している区分(3g,3i)の断面形状が、前記一つおきの開流路(3)の間に位置する各開流路(5)の断面形状に適合している、請求項1乃至3のいずれか一項に記載のシート(1,1’)。
- 前記流路端点の一方(3a)を前記山部の一方(3c)に接続している区分(3f)の全体が、前記谷底(3e)を前記山部の他方(3d)に接続している区分(3h)の全体と平行である、請求項1乃至4のいずれか一項に記載のシート(1,1’)。
- 前記流路端点の他方(3b)を前記山部の他方(3d)に接続している区分(3g)の全体が、前記谷底(3e)を前記山部の一方(3c)に接続している区分(3i)の全体と平行である、請求項1乃至5のいずれか一項に記載のシート(1,1’)。
- 前記一つおきの流路(3)のそれぞれが略M字状の断面を有している、請求項1乃至6のいずれか一項に記載のシート(1,1’)。
- 前記シート(1,1’)が熱交換シートである、請求項1乃至7のいずれか一項に記載のシート(1,1’)。
- 流体流れ間の熱交換および物質移動の少なくともいずれか一方のための装置(13)であって、請求項1乃至11のいずれか一項に記載のシート(1,1’)を複数備えており、該複数のシート(1,1’)が、隣接する各対のシート(1,1’)の開流路(3)が流体流路(11)を形成するように重ねられている、装置(13)。
- シート(1,1’)の前記流路端点(3a,3b)が、隣接するシート(1,1’)の対応する谷底(3e)と係合している、請求項9に記載の装置(13)。
- 流入口(7)および流出口(9)を備えており、各流入口(7)が2枚の隣接するシート(1)の流体流路(11)内に流体を向けるよう配置されており、各流出口(9)が2枚の隣接するシート(1)の流体流路(11)から流体を出すように配置されており、各流入口(7)および流出口(9)がテーパー状をなしている、請求項9または10に記載の装置(13)。
- 各流入口(7)が、前記流体流路(11)の長手方向長さに平行な流入開口(7a)を有しており、各流入開口(7a)がシート(1,1’)の横方向端部に整合しており、各流入口(7)が前記横方向端部から前記シート(1,1’)の他方の横方向端部に向かって延びており、各流入口(7)が前記横方向端部から前記他方の横方向端部にかけて流体流路(11)の流路流入開口(1a)に向かってテーパーしている、請求項11に記載の装置(13)。
- 各流出口(9)が、前記流体流路(11)の長手方向長さに平行な流出開口(9a)を有しており、各流出開口(9a)がシート(1,1’)の横方向端部に整合しており、各流出口(9)が前記横方向端部から前記シート(1,1’)の他方の横方向端部に向かって延びており、各流出口(9)が前記横方向端部から前記他方の横方向端部にかけて前記流体流路(11)の流路流出開口(1b)に向かってテーパーしている、請求項11または12に記載の装置(13)。
- 流体流れ間の熱交換および物質移動の少なくともいずれか一方のためのシート(1,1’)の製造方法であって、
c)ブランクシート(15)を提供することと、
d)一つおきの流路(3)の断面が2つの流路端点(3a,3b)と、該2つの流路端点(3a,3b)の間に位置する2つの山部(3c,3d)および谷底(3e)とを有するように、前記ブランクシート(15)に波形付けをして開流路(3,5)を形成することと、からなり、
波形開流路(3)の前記2つの流路端点(3a,3b)が該波形開流路(3)の開口を画定しており、各対の波形開流路(3)の中間に位置する残りの開流路が中間開流路(5)であり、波形開流路(3)および中間開流路(5)が互いに反対の方向に開口を有している、方法。 - 波形付けの工程a)が1)熱成形、または2)折り線(17,19)に沿った折り曲げによって行われる、請求項14に記載の方法。
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