JP2018501460A - 熱伝達器及び熱伝達器を備えた空気装置 - Google Patents

熱伝達器及び熱伝達器を備えた空気装置 Download PDF

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Abstract

本発明は、少なくとも二種の流体間で熱伝達を行うための熱伝達器(1)であって、複数の熱伝達要素(2)を備えており、熱伝達要素(2)がそれぞれ、流体の少なくとも一種を誘導するための少なくとも一つの流体案内路(48)を有しており、この熱伝達器(1)が、柱体軸(5)をもつ柱体形状又は実質的に柱体形状を有しており、且つ熱伝達要素(2)が、柱体軸(5)の周りに互いに隣接して配置されており、この熱伝達要素(2)の各々又は熱伝達要素(2)のそれぞれ少なくとも一領域が、− 三角柱体又は− 台形柱体又は− 扇形柱体又は− 円環弧柱体(6)のような輪郭構造又は実質的にそのような輪郭構造を有しており、その際、熱伝達要素(2)が互いに隣接して配置されていることにより、熱伝達器(1)又は熱伝達器(1)の少なくとも一領域が、− 多角柱体又は− 多角中空柱体又は− 円柱体又は− 円環柱体(7)のような輪郭構造又は実質的にそのような輪郭構造を有している、熱伝達器に関する。柱体形状の代わりに錐台形状も可能である。さらに本発明は、熱伝達器(1)のための熱伝達要素(2)及び熱伝達器を備えた空気装置に関する。【選択図】図1

Description

本発明は熱伝達器に関する。
少なくとも二種の流体間で熱伝達を行うための熱伝達器が知られている。例えば、住宅換気/住宅空調のための装置では、熱伝達器を熱回収のために用いる。このような熱伝達器は、供給空気/外気及び排気によって貫流され、これにより例えば冬には、排気の熱により供給空気/外気の温度を上昇させる。既知の熱伝達器は、熱伝達器の熱供給効率に対して実効的な体積に関し及び/又は熱伝達器に熱伝達を行う伝達面積に関し、改善の余地がある。
したがって本発明の課題は、熱伝達器の熱供給効率に対して特に好都合な体積及び/又は熱伝達のための最適な大きさの伝達面積を有する熱伝達器を提供することである。さらに、特に低い音響出力レベルを目標とする。流体導管及び/又は少なくとも一つの流体搬送機構、例えばファンの接続が簡単なことも特に重要である。さらに、小さな設置寸法を目標とする。
この課題は、少なくとも二種の流体間で熱伝達を行うための熱伝達器において、熱伝達器が複数の熱伝達要素を備えており、この熱伝達要素がそれぞれ、流体の少なくとも一種を誘導するための少なくとも一つの流体案内路を有しており、この熱伝達器が、柱体軸をもつ柱体形状又は実質的に柱体形状を有しており、且つ熱伝達要素が、柱体軸の周りに互いに隣接して配置されており、この熱伝達要素の各々又は熱伝達要素のそれぞれ少なくとも一領域が、
− 三角柱体又は
− 台形柱体又は
− 扇形柱体又は
− 円環弧柱体
のような輪郭構造又は実質的にそのような輪郭構造を有しており、その際、熱伝達要素が互いに隣接して配置されていることにより、熱伝達器又は熱伝達器の少なくとも一領域が、
− 多角柱体又は
− 多角中空柱体又は
− 円柱体又は
− 円環柱体
のような輪郭構造又は実質的にそのような輪郭構造を有することによって解決される。熱伝達要素を三角柱体又は台形柱体又は扇形柱体又は円環弧柱体として形成すること、及び柱体軸の周りに熱伝達要素を隣接配置すること、したがって熱伝達要素の柱体形状に応じて多角柱体又は多角中空柱体又は円柱体又は円環柱体が生じることにより、最適な熱伝達体積及び最適な大きさの熱伝達面積がもたらされ、それにもかかわらず設置寸法は比較的小さい。熱伝達要素及び熱伝達器全体の幾何的形態に基づき、熱伝達のために設けられる空間又は熱伝達のために設けられる熱伝達面積が最適化される。本発明により、熱供給効率が最適化される。熱伝達器の短手断面が円形の場合に熱供給効率が最大になる。とりわけ、熱伝達器のために三角柱体としての熱伝達要素を隣接配置すると、多角柱体の輪郭構造が生じる。台形柱体として形成された熱伝達要素に対しては多角中空柱体が生じ、この場合、多角形は外側ジャケットにも内側ジャケットにも適用できる。熱伝達要素として扇形柱体を使用する場合、熱伝達器は円柱体のような輪郭構造を有する。個々の熱伝達要素は、熱伝達器の柱体の中心に向かって次第に細くなっており、その部分は製造が困難であり、熱伝達に関しても低効率しか発揮しないので、熱伝達要素を円環弧柱体として形成するのが有利であり、これにより熱伝達器は円環柱体のような輪郭構造を得る。この最後の構造形が特に好ましい。
熱伝達器の輪郭構造の様々な柱体種類は、真っ直ぐな柱体として形成されるのが好ましい。その代わりに傾いた柱体としての形成が可能である。これは真っ直ぐな柱体の場合に、柱体軸に対して直角に端面が延びていることを意味し、したがって一方の端面を底面、もう一方の端面を天井面と呼んでもよい。
本発明による熱伝達器では、とりわけ、また有利には、少なくとも二種の流体の供給及び排出が、熱伝達器の上記の端面で、つまり多角柱体の端面又は多角中空柱体の端面又は円柱体の端面又は円環柱体の端面で行われることが企図される。とりわけ、流体の一方が一方の端面の一領域に供給され、その後、熱伝達器を通ってもう一方の端面の一領域で排出される。流体のもう一方は、もう一方の端面の一領域に供給され、その後、熱伝達器を通って一方の端面の一領域で排出される。
熱伝達器を貫流することにより、両方の流体間で熱伝達が行われる。その際、両方の流体は流体工学的に互いから隔離されており、つまり混ざり合わない。流体は、気体状の流体、とりわけ空気であることが好ましい。
この課題はさらに、少なくとも二種の流体間で熱伝達を行うための熱伝達器であって、複数の熱伝達要素を備えており、この熱伝達要素がそれぞれ、流体の少なくとも一種を誘導するための少なくとも一つの流体案内路を有しており、この熱伝達器が、錐台軸をもつ錐台形状又は実質的に錐台形状を有しており、且つ熱伝達要素が、錐台軸の周りに互いに隣接して配置されており、この熱伝達要素の各々又は熱伝達要素のそれぞれ少なくとも一領域が、
− 三角錐台又は
− 台形錐台又は
− 扇形錐台又は
− 円環弧錐台
のような輪郭構造又は実質的にそのような輪郭構造を有しており、その際、熱伝達要素が互いに隣接して配置されていることにより、熱伝達器又は熱伝達器の少なくとも一領域が、
− 多角錐台又は
− 多角中空錐台又は
− 円錐台又は
− 円環錐台
のような輪郭構造又は実質的にそのような輪郭構造を有している、熱伝達器によって解決される。柱体状の熱伝達器に対して上述した実施形態が相応に当てはまる。最初に挙げた柱体状熱伝達器に対し、ここに挙げる熱伝達器は、錐台軸に沿って見ると、錐台形状又はほぼ錐台形状の輪郭構造を有しており、したがって相応の上記の錐台が生じている。この場合、錐台軸の周りに互いに隣接して配置されている個々の熱伝達要素に対して、実施形態に応じて相応の上記の錐台形状が生じる。
柱体形態においても錐台形態においてもすべての熱伝達要素に共通しているのは、熱伝達要素がくさび形に形成されることである。
本発明の一変形形態によれば、柱体軸は柱体中心軸であることが企図される。とりわけ、熱伝達器は柱体中心軸に対して対極に、同一の又は回転対称的な構造をもっている。
さらに、各々の熱伝達要素が、流体の一種だけを誘導するための一つだけの流体案内路を有する場合が有利である。その際、とりわけ、上記のこの熱伝達要素と隣接している熱伝達要素も、同様に流体の一種だけを誘導するための一つだけの流体案内路を有しており、この流体は別の流体であり、したがって両方の隣接する熱伝達要素の間で流体間の熱伝達を行うことができることが企図される。
本発明の一変形形態では、熱伝達器及び/又は各々の熱伝達要素及び/又は各々の流体案内路が、柱体軸又は錐台軸の方向に見ると、三つのゾーンを有しており、詳しくは二つの交差流ゾーン、その間に一つの向流ゾーン又は一つの並流ゾーンがあることが企図される。一方が熱伝達器の一方の端面に、もう一方がもう一方の端面に供給される二種の流体を考察する場合、熱伝達器内では、一方の流体が熱伝達器に流入した後、最初に交差流ゾーンを、両方の流体流が交差するように貫流し、つまりそこでもう一方の流体との熱伝達を行うように、流体が案内される。続いて向流ゾーンを通過し、つまりこのゾーン内では両方の流体が互いに正反対に流れる。これにさらなる交差流ゾーンが接続しており、この交差流ゾーン内では再び両方の流体が交差し、つまり十字に相当する方向を示す。ただしこれらの流体流は常に、熱伝達壁により互いから隔離されている。とりわけ、向流ゾーン又は並流ゾーンはそれぞれの交差流ゾーンより長く、特に向流ゾーン又は並流ゾーンは交差流ゾーンの長さの三倍、好ましくは四倍の長さであり、とりわけ四倍より長い(それぞれ柱体軸又は錐台軸の方向に見て)。向流ゾーンの代わりに前述の並流ゾーンが形成されていてもよく、つまり両方の流体流がこのゾーン内で同方向に流れる。これは、両方の流体が熱伝達器の同じ端面に供給され、熱伝達器の同じ端面から排出されることを前提とする。ただし以下では、供給及び/又は排出が熱伝達器の一つ以上の端面で行われるのではなく、又は一つ以上の端面だけで行われるのではなく、場合によっては供給又は排出が熱伝達器の外側ジャケット及び/若しくは内側ジャケットの領域内で行われるか、又は追加的に外側ジャケット及び/若しくは内側ジャケットの領域内でも行われる例示的実施形態も存在する。この場合、上記の説明が相応に当てはまる。
本発明の一変形形態では、向流ゾーン又は並流ゾーンの流体案内路が、柱体軸に対して平行に延びていることが企図される。
本発明の一変形形態では、向流ゾーン又は並流ゾーンの流体案内路が、錐台軸に対して平行又はほぼ平行に延びていることが企図される。
さらに、少なくとも一方の交差流ゾーンの流体案内路が、柱体軸又は錐台軸に対して斜めに延びている場合が有利である。
本発明の一変形形態によれば、各々の熱伝達要素が第1の熱伝達壁を備えており、第1の熱伝達壁は、この熱伝達要素及び隣接している熱伝達要素に対し、一つの共通の熱伝達壁を形成することが企図される。したがって、柱体軸の周りに熱伝達要素を隣接配置することにより、両方の熱伝達要素の流体案内路の間に熱伝達壁が配置され、この熱伝達壁が一つの共通の熱伝達壁である。
本発明の一形態によれば、各々の熱伝達要素が、それぞれ流体の一種を誘導するための第1及び第2の流体案内路を有している。これは、熱伝達要素がいわば二つの単一要素から成っており、この単一要素が、互いに対して流体工学的に隔離されており、それぞれ一つの流体案内路を有することを意味しており、したがってこれらの流体案内路を二種の流体が貫流することができ、これは、少なくとも部分的には逆方向に行われるのが好ましい。
本発明の一変形形態によれば、各々の熱伝達要素が、この熱伝達要素での第1及び第2の流体案内路を互いから隔離する第2の熱伝達壁を備えていることが企図される。この形態は、とりわけ両方の流体案内路を有する熱伝達要素の場合に企図される。
本発明の一変形形態では、第2の熱伝達壁が、この第2の熱伝達壁と隣接している第1の熱交換壁を互いに対して間隔をあけて支えるように形成されていることが企図される。したがって第2の熱伝達壁は、一つには両方の流体を互いから隔離し、さらに第2の熱伝達壁と隣接する第1の熱交換壁のためのスペーサとして働くことにより、二重機能を有している。これに関してはとりわけ、第2の熱伝達壁は少なくとも部分的には、平らでない軌道、とりわけジグザグ形の、波形の、及び/又はメアンダー形の軌道を有することができることが企図される。第2の熱伝達壁のこの挙げた軌道に基づき、第2の熱伝達壁は、その隔離機能及びさらにスペーサとしての機能を特に良好に果たすことができる。第2の熱伝達壁が例えばジグザグ形の軌道を有する場合、このジグザグ部に対して一方の側では第1の熱伝達壁に、及びこのジグザグ部に対してもう一方の側ではさらなる第1の熱伝達壁に当接することができる。これにより両方の第1の熱交換壁は間隔をあけて支えられ、ジグザグ軌道によって生じた中空空間は、両方の流体を誘導したり、もちろん流体を流体工学的に隔離したりする働きをする。
本発明の一変形形態によれば、第1及び/又は第2の熱伝達壁は、熱伝達器の外面/外側ジャケットから、熱伝達器の内面/内側ジャケット又は中心/柱体軸/錐台軸まで延びていることが企図される。したがって熱伝達壁は、熱伝達器の外面から、つまり熱伝達器の外側ジャケットから、中空柱体の場合は熱伝達器の内面、例えば熱伝達器の内側ジャケットまで、又は中空柱体/中空錐台でない場合は熱伝達器の中心まで(とりわけ柱体軸/錐台軸まで)延びている。
本発明の一変形形態によれば、隣接する第1の熱伝達壁の間及び/又は隣接する第1と第2の熱伝達壁の間に、少なくとも一つのスペーサリブが配置されていることが企図される。とりわけ、第1及び/又は第2の熱伝達壁が、非常に薄い材料から成り、且つ/又は十分な固有剛性を有さない場合、少なくとも一つのスペーサリブはこれらの熱伝達壁に対して安定的に作用する。第1及び/又は第2の熱伝達壁が拡散を許容することができる。そのような場合には、このような熱伝達器をエンタルピーと呼ぶことができる。上記の熱伝達壁が拡散抵抗性に形成される場合は、顕熱伝達器と言われる。
少なくとも一つのスペーサリブが流体誘導リブであり得ることを企図するのが好ましい。したがってスペーサリブには、一つには第1及び/又は第2の熱伝達壁を互いに対して間隔をあけて支え、さらに安定化し、もう一つにはそのうえ少なくとも一種の流体の流れ誘導機能を担うことにより、二重機能が備わっている。このようなスペーサリブは、流体案内路を長手方向に貫くことができ、対応する熱伝達壁を支えることが好ましく、ただし流体案内路を少なくとも部分的に二つの部分領域に分ける(流体案内路の長手方向に沿った部分流体流路)。もちろん、一つの流体案内路内で複数の流体誘導リブがあってもよく、これにより、多流路型の流れの構造が生じる。このような流体誘導リブは、流体案内路を縁取る/境界づけることもできる。
本発明の一変形形態では、第1及び/又は第2の熱伝達壁が、流体選択的に透過性があるように、とりわけ拡散可能に形成されていることが企図される。上記の熱交換壁の少なくとも一方が、水蒸気に対して透過性があるが、しかしながら空気に対しては透過性がないことが可能であることが好ましい。この場合は、エンタルピーとしての熱交換器又は熱伝達器とも言う。このような形態では湿度回収を行うことができる。運転中、周囲パラメータに応じて、熱伝達器内で湿気が発生する可能性があり、この湿気は第1及び/又は第2の熱伝達壁を貫通することができ、したがって例えば捕集することができる。しかしながらその代わりに熱伝達器を、第1及び/又は第2の熱伝達壁が拡散抵抗性に形成されているいわゆる顕熱伝達器として形成することも考えられる。
本発明の一変形形態では、熱伝達壁が、互いに反対に向いた二つの端面を備えており、これらの端面が、流体口、とりわけ流体流入口及び流体流出口を有していることが企図される。冒頭で既に言及したように、一方の端面は、熱交換器の柱体状の形成に対して底面を形成しており、もう一方の端面は天井面を形成している。この両方の面、つまり両方の端面内で/端面の傍で、流体案内路への入口又は流体案内路からの出口である流体流入口及び流体流出口が形成される。
本発明の一変形形態では、端面が平らに、又は柱体軸若しくは錐台軸の周りを囲む屋根形に形成されていることが企図される。この屋根形の形成により、柱体軸又は錐台軸の周りを囲んで、とりわけ円形に周りを囲んでいるいわば「棟縁」が生じる。「棟縁」は、内側ゾーンと外側ゾーンの境であり、それに応じてそこでは、流体流入口及び流体流出口が、以下に説明するように配置されている。
本発明の一変形形態によれば、熱伝達器が、一つの外側ジャケット及び二つの互いに互いに反対に向いた二つの端面を備えており、端面の少なくとも一方及び外側ジャケットが、流体口、とりわけ流体流入口及び流体流出口を有していることが企図される。よって流体口は、端面にも外側ジャケットにも配置されている。熱伝達器が一つの内側ジャケット及び互いに反対に向いた二つの端面を備えていること、並びに端面の少なくとも一方及び内側ジャケットが流体口、とりわけ流体流入口及び流体流出口を有することも考えられる。
さらに、熱伝達器が一つの外側ジャケット及び一つの内側ジャケットを備えている場合、並びに外側ジャケット及び内側ジャケットが、流体口、とりわけ流体流入口及び流体流出口を有することが有利である。
熱伝達器のこの形態は、とりわけ、端面の少なくとも一方が、内側ゾーンと、内側ゾーンの周りに延びている外側ゾーンとを有しており、その際、内側ゾーン内の流体口が流体流入口、外側ゾーン内の流体口が流体流出口であり、且つ/又は外側ゾーン内の流体口が流体流入口、内側ゾーン内の流体口が流体流出口であることができる。
好ましい一実施形態によれば、端面の一方では、内側ゾーン内の流体口が、第1の流体のための流体流入口であり、もう一方の端面では、外側ゾーン内の流体口が、第1の流体のための流体流出口であり、このもう一方の端面では、内側ゾーン内の流体口が、第2の流体のための流体流入口であり、一方の端面では、外側ゾーン内の流体口が、第2の流体のための流体流出口であることが企図される。したがって両方の流体は、熱伝達器の、互いに対極で反対を向いた異なる端面に向かって流れていき、そこで流体流入口に流入し、熱伝達器を貫流し、反対を向いたそれぞれの端面にある流体流出口から流れ出る。その際、流体流入口がそれぞれの内側ゾーン内にあり、流体流出口がそれぞれの外側ゾーン内にあることを企図するのが好ましい。それにより両方の流体流の各々は、それぞれの内側ゾーンに流入し、それぞれの外側ゾーンから流出し、したがって一方の端面を考察する場合、内側の領域内では一方の流体が流れ込み、その周りにリング状に延びている外側の領域からもう一方の流体が流出する。
本発明の一変形形態によれば、少なくとも一つのスペーサリブ、とりわけ流体誘導リブが、熱伝達器の端面間の長さの半分より大きな長さを有していることが企図される。このようなスペーサリブは、熱伝達器の長さの少なくとも三分の二にわたって延びていることが好ましい。
本発明の一変形形態によれば、少なくとも一つのスペーサリブ、とりわけ流体誘導リブが、交差流ゾーンの少なくとも一方では、柱体軸又は錐台軸に対して斜めに延びていることが企図される。二つの互いに隣接し合う流体案内路を考察する場合、これら流体案内路の流体誘導リブは、交差流ゾーンの交差流を達成するため、交差流ゾーンの領域内ではそれぞれ柱体軸又は錐台軸に対して斜めに、それも逆方向に斜めに延びている。
少なくとも一つのスペーサリブ、とりわけ流体誘導リブが、向流ゾーン又は並流ゾーン内では柱体軸又は錐台軸に対して平行に延びている場合が有利である。ここでも二つの互いに隣接し合う流体案内路を考察すると、この両方の流体案内路の向流ゾーン内では、両方の帰属の流体の逆方向の流れが、それもそれぞれ柱体軸又は錐台軸に対して平行に生じている。これに対応することが並流ゾーンに当てはまり、ただしこの場合、流体は同方向に流れる。
少なくとも一つのリングカラー部が設けられており、このリングカラー部が、熱伝達器の端面の少なくとも一方で、そこにある流体流入口を、そこにある流体流出口から流体工学的に隔離/遮蔽するように配置されている場合が有利である。これは流れの短絡を防止し、つまり流れ出ていく流体が、隣接する流体口に再び流れ込むことはできない。これにより、流体の流体工学的な分離が保証されている。
さらに本発明は、とりわけ上で説明したような熱伝達器の熱伝達要素に関しており、この熱伝達要素は、くさび形に形成されており、流体を貫流させるための軸方向に延びている少なくとも一つの流体案内路を有しており、この熱伝達要素はそのくさび形の形成に基づき、くさび形の短手断面を有しており、その際、軸方向は、くさび形の短手断面に対して直角又はほぼ直角に延びている。くさび形状は、例示的実施形態の図から例示的に明らかである。
本発明はさらに、上の段落で説明したような少なくとも一つの熱伝達要素と、くさび形ではなく、とりわけ要素側面が互いに対して平行に離隔して延びている少なくとも一つのさらなる熱伝達要素とを設けた熱伝達器に関する。したがって、少なくとも一つの最初に挙げた熱伝達要素はくさび形状を有しており、つまりこの熱伝達要素はくさび形の短手断面を有している。少なくとも一つのさらなる伝達要素は、くさび形に形成されているのではなく、好ましくは互いに対して平行に離隔して延びている要素側面を有している。くさび形の熱伝達要素では、要素側面はその間に角度、とりわけ鋭角を形成している。さらなる熱伝達要素では、これらの側面の間にくの字形の軌道が存在するのではなく、両方の側面は互いに対して平行に延びている。当業者には、ある特定の数のくさび形に形成された熱伝達要素と、ある特定の数のくさび形に形成されていない熱伝達要素、例えば要素側面が平行に延びている熱伝達要素とから、熱伝達器の、具体的な適用事例のために特に有利な全体の輪郭形状を達成できることが明白である。「特定の数」は「一つ」の数も含んでいる。これに関し、短手断面の形成が異なる熱伝達要素が直接的に互いに隣接し合わせる必要はなく(しかしながら可能である)、例えば、くさび形状を有する複数の熱伝達要素を互いに隣接して配置し、その後、例えば一つのくさび形でない熱伝達要素をそれに接続させ、その後、再び少なくとも一つ以上のくさび形の熱伝達要素を使用することができる。さらに、複数のくさび形でない熱伝達要素が互いに隣接しており、などなどが可能である。
最後に、熱伝達器が、少なくとも一つのリングカラー部内に配置された少なくとも一つのファンを備えている場合が有利である。二つのファンが設けられることが好ましく、その際、各々が、熱伝達器の互いに反対を向いた端面のリングカラー部内に配置されている。少なくとも一つのファンが、流体、この場合には空気を、熱伝達要素の帰属の流体路に通す。熱伝達器のもう一方の側でもこのようなファンが設けられている場合、そのファンはさらなる流体を搬送し、この両方の流体が熱伝達器を通って相互間での熱伝達を行う。
さらに本発明は、上述のような熱伝達器と、少なくとも一つのファン、好ましくは二つのファンとを備えた空気装置に関する。少なくとも一つのリングカラー部内に一つのファンが配置されており、好ましくは両方のファンがそれぞれ一つのリングカラー部内に配置されている。
図面は本発明を例示的実施形態に基づいて具体的に説明している。
熱伝達器の斜視図である。 図1の熱伝達器を切り開いた図である。 図1の熱伝達器の熱伝達要素の平面図である。 図3の熱伝達要素と、部分的に透き通っているように示した、隣接している熱伝達要素との斜視図である。 図1の熱伝達器及び取り付けられたコンポーネント、つまり空気装置の断面図である。 図5の構成の、部分的に透き通っているように示した斜視図である。 熱伝達器のさらなる一つの例示的実施形態の斜視図である。 図7の熱伝達器を切り開いた図である。 熱伝達要素の分解斜視図である。 図7の熱伝達器の二つの熱伝達要素の平面図である。 熱伝達要素の部材の側面図である。 熱伝達要素のさらなる部材の側面図である。 コンポーネントが取り付けられた図7の熱伝達器、つまり空気装置の断面図である。 図13に対応しており、ただし一つの熱伝達要素の幅だけ熱伝達器の周方向にずれた図である。 図1に対応しており、ただし別の流入及び流出による別の一つの例示的実施形態に基づく熱伝達器を示す図である。 図15に基づく熱伝達器の長手断面図である。 図1に対応しており、ただしここでも別の流入及び流出によるさらなる一つの例示的実施形態に基づく熱伝達器を示す図である。 図17の熱伝達器の長手断面図である。 真ん中の領域が向流ゾーン又は並流ゾーンであり、それぞれ交差流ゾーンとして形成された端部領域が屋根形(くの字形)に形成されている、熱伝達器のさらなる一つの例示的実施形態を示す図である。 図19の熱伝達器の長手断面図である。 さらなる一つの例示的実施形態による熱伝達器を破線で示した図であり、破線で示した熱伝達器は錐台形状を有しており、柱体状熱伝達器(破線で示していない)との比較で示している。 熱伝達器の二つの熱伝達要素の短手断面図である。
図1は熱伝達器1を示している。熱伝達器1は、二種の流体間の熱伝達のために構想されている。両方の流体は空気であることが好ましい。
熱伝達器1は多数の熱伝達要素2を備えている。分かりやすくするために図1では熱伝達要素2の一つにハッチング3が掛かっている。熱伝達器1は柱体形状4を有しており、すなわち熱伝達器1は、熱伝達器1を軸方向に貫いている柱体軸5を有している。図1から見て取れるように、熱伝達要素2は、柱体軸5の周りに互いに隣接して、つまり互いに境を接し合って、とりわけ閉じた円に沿って配置されている。
図1の例示的実施形態では、個々の熱伝達要素2がその輪郭構造(外面成形)に関し、それぞれ円環弧柱体6の形状を有している。柱体軸5の周りに熱伝達要素2が互いに隣接して配置されていることにより、熱伝達器1に関しては円環柱体7のような輪郭構造(外面成形)がもたらされている。熱伝達器1の円環柱体7は、平行であり、互いに反対に向いた二つの端面8、9を備えている。円環柱体7はさらに外側ジャケット11を形成しているジャケット10を備えており、円環柱体7の中空の内部12には内側ジャケット13を備えている。内側ジャケット13は、図2から特に良く見て取れる。
熱伝達要素2の平面図を示す図3により、熱伝達要素2は、円環弧柱体6としての形態に基づき、外側ジャケット要素14と、内側ジャケット要素15と、端面要素16及び17(図3では端面要素16だけが見えている)と、要素側面18及び19とを備えている。要素側面18及び19は互いに対して少し傾斜しており、これにより全体としてはおおよそで先端のない「カットケーキ」の形状になっている。外側ジャケット11及び内側ジャケット13の半径に対応して、外側ジャケット要素14及び15は少しアーチ形に形成されている。
上記を考慮してはっきりするのは、さらなる一つの例示的実施形態によれば、熱伝達要素2の別の成形が、熱伝達器1の相応に異なる成形をもたらすということである。このような熱伝達要素2が、図3によるのではなく三角柱体として形成される場合、とりわけ、外側ジャケット要素14は平面として形成されており、内側ジャケット要素15は熱伝達器の中心まで、つまり柱体軸5まで延びて、先端で終端する。このような熱伝達要素2が柱体軸5の周りに配置されると、熱伝達器に関しては多角柱体の形状つまり輪郭構造がもたらされる。
別の一つの例示的実施形態によれば、熱伝達要素2を、ここでも図3の表示とは異なり台形柱体として形成することができる。これは、外側ジャケット要素14及び内側ジャケット要素15がそれぞれ平面として形成されることを意味し、その結果、熱伝達器1はこの場合、多角中空柱体としての輪郭構造を得る。
さらなる一つの例示的実施形態では、熱伝達要素2を扇形柱体として形成することができ、つまり外側ジャケット要素14はアーチ形に形成されており、内側ジャケット要素15の代わりに柱体軸5まで達する先端が生じている。これは、円柱体としての輪郭構造をもつ熱伝達器をもたらし、したがって、図1の表示に対応しており、ただし円形の内部流路がない、つまり内側ジャケット13がない。
個々の熱伝達要素2の内部構造に関する以下の説明は、図1〜図6、つまり円環弧柱体6としての熱伝達要素2の形態の場合に対応している。しかしながらこの実施形態は、三角柱体又は台形柱体又は扇形柱体としての熱伝達要素2の上記のさらなる例示的実施形態に相応に当てはまる。
熱伝達要素2の内部構造は図4から特にはっきり分かり、図4は、切り開いた熱伝達要素2を前面に示しており、その下にある熱伝達要素2が大部分で透けて見えており、透き通っているように示されている。後ろにある、つまり実質的に透き通っているように見えているだけの熱伝達要素2は、前面に示した熱伝達要素2と同じように形成されている。よって図4で後ろにある熱伝達要素2は、前面にある熱伝達要素2と同じように外側ジャケット要素14と、内側ジャケット要素15と、同じように径方向に延びている複数のラジアルフラットリブ21とを備えており、ただし背後にある熱伝達要素2のラジアルフラットリブ21は、図4から明らかであるように前面にある熱伝達要素2のラジアルフラットリブ21に対して軸方向に少しずれている。図4の前面にある熱伝達要素2の内部には、下でさらに詳しく取り上げる流体誘導リブ29がある。流体誘導リブ29は、この熱伝達要素2を通って流れる一方の流体を案内する働きをし、これは、前面にある熱伝達要素2では右下から左上に又は逆に左上から右下に行われる。図4の背後にある熱伝達要素2では、もう一方の流体を相応に逆に誘導し、つまり、それぞれの流体誘導リブ29は、流体が(流体の流れの方向に応じて)右上から左下に又は左下から右上に誘導されるように配置/形成されている。両方の挙げた熱伝達要素2でのこの異なる流体誘導が、熱伝達器1のすべての熱伝達要素2で相応に繰り返され、つまり、互いに隣接している熱伝達要素2は常に、相応のもう一方の流体誘導を行う。その際、二つの互いに隣接している熱伝達要素2の間にはそれぞれ常に一つだけの第1の熱伝達壁43があり、この第1の熱伝達壁43は下でさらに詳しく取り上げる。以下では図4の前面に示した熱伝達要素2だけを詳しく説明する。なおこの説明は、すべての熱伝達要素2に相応に当てはまる。
上記の熱伝達要素2は、図4により、径方向に延びている複数のラジアルフラットリブ21を備えており、ラジアルフラットリブ21は外側ジャケット要素14と内側ジャケット要素15の間に延びている。図4からはさらに端面要素16及び端面要素17が分かる。端面要素16は、内側ジャケット要素15から外側ジャケット要素14に向かって、外側ジャケット要素14に対して間隔があるように延びている。端面要素16は支持リブ22によって支持されており、支持リブ22は、斜めに延びて内側ジャケット要素15まで達している。これに対応した逆のやり方で端面要素17が配置されている。端面要素17は、外側ジャケット要素14から出て内側ジャケット要素15に向かって延びており、ただし内側ジャケット要素15に対して間隔をあけている。さらに、端面要素17の支持のために支持リブ23が設けられており、支持リブ23は、斜めに延びて外側ジャケット要素14まで延びている。熱伝達要素2内には複数のスペーサリブ24、25、26、27、及び28が配置されており、これらのスペーサリブはすべて、それぞれ流体誘導リブ29として形成されている。スペーサリブ24〜28の流体誘導リブ29としての形成により、スペーサリブは、半径に沿って次第に増していく熱伝達要素2の幅に対応する幅を有しており、図3がはっきり示しているように、内側ジャケット要素15の領域内では、外側ジャケット要素14の領域内ほど幅広くは形成されていない。支持リブ22、23も、上述のような幅をもつ流体誘導リブ29を形成している。
スペーサリブ24は、外側ジャケット要素14に対して、したがって柱体軸5に対して実質的に平行に延びており(図1及び図2を参照)、端面要素16の高さで始まって、熱伝達要素2のほぼ全長にわたって延びており、且つ支持リブ23の領域内では、支持リブ23とスペーサリブ24の屈曲領域24'との間に斜めの流路30が形成されるように屈曲した軌道をとっている。スペーサリブ25は、領域25'で最初は外側ジャケット要素14に対して平行に延びており、ただしその端部31は後ろにずれており、つまり端面要素16に対して軸方向に間隔をあけている。スペーサリブ25の屈曲領域25"は、支持リブ23に対して平行に延びており、それにより斜めの流路32を形成している。スペーサリブ25の端部区間33は、再び外側ジャケット要素14に対して平行に延びており、径方向の間隔をあけて、端面要素17の高さで終端している。スペーサリブ26は、端部領域34では外側ジャケット要素14に対して平行に延びている。そこに、斜めに延びている領域35が続いており、領域35はスペーサリブ26の領域26'へ移行し、この領域26'は、外側ジャケット要素14に対し並びにスペーサリブ24及び25の対応する領域に対して平行に延びている。スペーサリブ26の屈曲した端部領域36は、支持リブ23に対し、したがってスペーサリブ24及びスペーサリブ25の対応する領域24'、25"に対して平行に延びており、端面要素17に対して軸方向の間隔をあけて終端している。スペーサリブ27は、端面要素16に対して軸方向に間隔をあけて、斜めに延びている領域37で始まっており、領域37は領域38へ移行し、この領域38は、外側ジャケット要素14に対し並びにスペーサリブ24、25、及び26の対応する領域に対して平行に延びている。スペーサリブ27の続く領域39は、内側ジャケット要素15に向かって斜めに延びており、続いて端部区間40へ移行し、端部区間40は、端部区間33に対して平行に、間隔をあけて延びている。スペーサリブ28は、端部領域41では端部領域37に対して平行に延びており、その後、外側ジャケット要素14に対して平行に延びている軸方向区間29'へ移行し、その後、斜めに延びている端部領域42へ移行し、端部領域42は、領域39に対して平行に、間隔をあけて延びており、端面要素17に対して軸方向の間隔を保っている。したがって外から中へ見ると、全体としては以下の順番、すなわち外側ジャケット要素14、スペーサリブ24、スペーサリブ25、スペーサリブ26、スペーサリブ27、スペーサリブ28、及び内側ジャケット要素15となり、この挙げたすべての部材は、互いに対して径方向の間隔を保っており、したがってこれら部材の間には相応の流路が形成される。
図4から認識できるのは、要素側面19が第1の熱伝達壁43によって形成されていることであり、熱伝達壁43は、熱伝達要素2の図4に対応する全面にわたって広がっており、透き通っているように示されており、したがってその後ろにある熱伝達要素2をぼんやりと認識することができる。さらに言及すべきは、端面要素16及び17が、対応するラジアルフラットリブ21に固定されており、スペーサリブ24〜28並びに外側ジャケット要素14及び内側ジャケット要素15も対応するラジアルフラットリブ21によって支えられていることである。第1の熱伝達壁23も、対応するラジアルフラットリブ21で支持されており、ただしスペーサリブ24〜28並びに外側ジャケット要素14及び内側ジャケット要素15でも支持されている。こうなるのは、とりわけ第1の熱伝達壁43が相応の柔軟性を有する場合である。とりわけ、第1の熱伝達壁43は任意選択で拡散可能に、特に蒸気透過性があるフィルムとして形成されている。
既に言及したように、図4ではその次の、下にあって透き通っているように示されている熱伝達要素2は、異なる流体流軌道をもち、上で説明した熱伝達要素2に接続しているので、そこでは、帰属のスペーサリブ24〜28の対応する区間及び領域の、相応に異なっており透き通っているように認識できる斜めの軌道が存在しており、その配置は、これらの部材のうち外側ジャケット要素14又は内側ジャケット要素15に対して平行に延びている領域が、図4の前面に示した同種の部材の領域の対応する領域と同一線上にあることが好ましい。
端面要素16の外側ジャケット要素14に対する間隔に基づき、そこでは流体口44が形成されており、端面要素17の内側ジャケット要素15に対する間隔に基づき、そこでは流体口45が形成されている。スペーサリブ24及びスペーサリブ26は、流体口44内まで達している。スペーサリブ25及びスペーサリブ27は、流体口45内まで達している。図4からは、流体口44が外側ゾーン46内にあり、流体口45が内側ゾーン47内にあることをはっきり認識できる。内側ゾーン47は、熱伝達器1の径方向に見てより内側に、外側ゾーン46は径方向により外側にある。この配置は、内側ゾーン47が外側ゾーン46に、重なり合うことなく径方向に接続するようになっていることが好ましい。
各々の熱伝達要素2には、言及した第1の熱伝達壁43が割り当てられている。図4からは透き通っているようにしか見えていない熱伝達要素2では、帰属の第1の熱伝達壁は、前面に示した熱伝達要素2の見えている熱伝達壁43に対して間隔をあけている。これは結果として、隣接し合う熱伝達要素2が、常に一つの共通の第1の熱伝達壁43を備えることになる。
上で説明した形成に基づき、各々の熱伝達要素2は、流体、とりわけ空気を誘導するための流体案内路48によって貫かれており、この流体案内路48の端部は、流体口44及び45によって形成されており、流体案内路48は、内部では流体スペーサリブ24〜28によって構造化されており、流体スペーサリブ24〜28はどれも流体誘導リブ29を形成している。これは結果として、流体案内路48を貫流する流体を相応に誘導することになる。例えば、ひとまず流体が流体口44に流入することを出発点とする場合、流体は、流体誘導リブ29の対応する領域の対応する斜めの軌道により、流体案内路48の径方向の幅全体にわたって実質的に均一に分散され、流体口45から流出する直前には、流体誘導リブ29の、ここでも相応に斜めに延びている領域によって向きを変えられ、その後、とりわけ均質に流体口45から流れ出ることができる。流体誘導リブ29の相応に斜めに延びている区間は、上でスペーサリブ24〜28を論じた際に明らかにした。両方の支持リブ22及び23も流体誘導に寄与する。
図4により、隣接する熱伝達要素2では、流体口44及び45が異なるポジションにある。これは、それぞれ隣接する熱伝達要素2の、上で説明した異なる形態によって成立している。図4の前面にある熱伝達要素2では、流体口44が端面8で外側ゾーン46内にあり、流体口45は端面9で内側ゾーン47内にある。その後ろにある大部分で透き通っているように示された熱伝達要素2では、流体口45が端面8で内側ゾーン47内にあり、したがって前面にある熱伝達要素2の、外側ゾーン46内にある流体口44に対して斜めに隣接している。上記の配置は、端面8の領域内の状況を説明している。これに対応して端面9の領域内では以下の状況が存在している。すなわち前面にある熱伝達要素2では、説明したように流体口45が内側ゾーン47内にある。その後ろにある熱伝達要素2の流体口44は、これに対応して外側ゾーン46内にある。上述の状況は、境を接し合う熱伝達要素2で交互に存在しており、それも、図1による熱伝達器1の円環柱体7全体にわたって存在している。
境を接し合う熱伝達要素2の説明した状況に基づき、スペーサリブ24〜28の斜めに延びている領域及び斜めに延びている支持リブ22及び23は、境を接し合う熱伝達要素2で相応に異なる方向に向いているので、図4でも見て取れるように、それぞれ境を接し合う熱伝達要素2の流体案内路48では、長手方向に、つまり柱体軸5の方向に見ると、三つのゾーンに、詳しくは第1の交差流ゾーン49、それに接続している向流ゾーン50、及び再びそれに接続している第2の交差流ゾーン51にゾーン分割されている。
上記のことからはっきりするのは、本発明による熱伝達器1が、円環柱体7を形成するために境を接し合って配置されている個々の熱伝達要素2から成っており、この熱伝達要素2はそれぞれ、第1の熱伝達壁43により流体工学的に互いから切り離されており、各々の熱伝達要素2内では流体案内路48が延びており、流体案内路48は、三つのゾーン、詳しくは二つの交差流ゾーン49及び51と、その間にある向流ゾーン50とに区分けされているということである。端面8及び9での二種の流体の供給が、それぞれ内側ゾーン47内で行われると、隣接する熱伝達要素2の流体流は、交差流ゾーン48及び51内では交差し、向流ゾーン50の領域内では両方の流体が互いに対向方向に流れる。全体としては、熱伝達壁43を通り抜けて両方の流体間の熱伝達が行われる。
上で説明した運転状況は、図5で分かりやすくされており、その際、一方の流体を実線の流れの矢印によって、もう一方の流体を破線の流れの矢印によって表わしている。流体の駆動は二つのファン52及び53によって行われ、これらのファンはリングカラー部54及び55内に配置されており、リングカラー部は、柱体軸5に対して平行に延びており、それぞれ外側ゾーン46を内側ゾーン47から流体工学的に切り離すように、熱伝達器1の端面8及び9に配置されている。外側ゾーン46は熱伝達器1の両側で、短手断面が円形であることが好ましい通流管56、57によって境界づけられている。通流管56及び57は、柱体軸5に対して平行に延びているのが好ましい。図5では、破線の流れの矢印によって表わした一方の流体の流れは、帰属のファン53の領域内及び向かい側の外側ゾーン46内でしか見えていない。これは図5の、全体として空気装置58を形成している構成を長手方向に切断した結果として生じている。図5から分かる熱伝達要素2と境を接しているそれぞれの熱伝達要素2内では、対応する流れが、それも右から左へ生じている。この流体流は、端面9で内側ゾーン47に流入し、端面8の外側ゾーン46内で熱伝達器1から流出し、図5では破線の矢印によって認識できる。
図6は、図5の構成を斜視図において分かりやすくしている。そこでは、リングカラー部54及び55が、ラジアル支柱59により通流管56又は57で支えられていることを認識できる。
図7は、熱伝達器1のさらなる一つの例示的実施形態を示している。図1の熱伝達器と同様に、図7の熱伝達器は二種の流体間の熱伝達のために構想されている。流体は空気であることが好ましい。図7の熱伝達器1の構造は、図1の熱伝達器1の構造にほぼ対応しており、したがって図1〜図6及び帰属の説明に関連している。しかしながら以下では、この両方の例示的実施形態の間にある違いを説明する。
図8は、図7の熱伝達器1を切り開いて示しており、したがって内部を見ることができ、隣接して周面に沿って互いに接し合って並んでいる個々の熱伝達要素2を認識できるようになっている。図1及び図7の両方の例示的実施形態では、ジャケット10が、個々の外側ジャケット要素14から構成されているか、又は一つながりの管区間として存在することが考えられる。対応することが、この両方の例示的実施形態の内側ジャケット要素15に当てはまる。両方の例示的実施形態に関してはさらに、端面8及び9が個々の端面要素16及び17から構成されているか、又は相応の流体口44及び45を有するディスク状の一つながりの端面8及び9が存在していることができる。それでもなお両方の例示的実施形態では、熱伝達要素2の輪郭構造を円環弧柱体6と見なすことができ、熱伝達器全体の輪郭構造は円環柱体7として形成されている。図7〜図14の例示的実施形態でも、既に図1の例示的実施形態に対して説明したように、熱伝達要素2及び熱伝達器1全体に関する異なる輪郭構造が考えられる。
図9及び図10により、以下に熱伝達要素2の構造をより詳しく説明する。図10の断面図では、熱伝達要素2を、端面8及び9の帰属の領域なしで示している。この熱伝達要素2は、互いに熱伝達している二種の流体を誘導するための二つの流体案内路48を有している。さらに、それぞれ隣接する熱伝達要素2、つまりそのうちの流体によって貫流される流体案内路48が、互いに熱伝達している。
図9は、二種類の熱伝達要素部材60及び61を示しており、熱伝達要素部材60は第1の熱伝達要素部材60であり、熱伝達要素部材61は第2の熱伝達要素部材61である。図9の分解図では、熱伝達器1の周面に沿って見ると、熱伝達要素部材60及び61が交互に互いに隣接配置されていることを認識できる。ただし実際には、これらの熱伝達要素部材60と61の間に、図9から分かる間隔が存在するのではなく、熱伝達要素部材60と61は結合して互いに接し合っており、それにより気密性の流体案内路48が生じている。熱伝達要素部材60及び61は、互いに接し合っているだけか、又はそれに加えて例えば溶接工程又は別の結合技術により相互に結合されている。
熱伝達要素部材60及び61はそれぞれ、とりわけブリスター技術から知られているようなプラスチックフィルム成形部材62、66として形成されるのが好ましい。このプラスチックフィルム成形部材62、66は、熱成形技術による方法で製造可能であることが好ましい。このプラスチックフィルム成形部材62、66は自己支持型であり、つまり相応の自己安定性を有しており、使用するフィルムは気密性で、拡散抵抗性でもあり、したがってこのフィルムから製造した熱伝達器1は顕熱伝達器1であり、図1〜図6の例示的実施形態のようにエンタルピーとしては存在していない。
ここからは、図11及び図12に基づき、両方の熱伝達要素部材60及び61の構造をより詳しく説明し、続いて組立てをとりわけ図9及び図10を参照しながら説明する。
第1の熱伝達要素部材60は、図11により、プラスチックフィルム成形部材62を備えており、プラスチックフィルム成形部材62は、一体的に形成されており、三つのゾーン、詳しくは第1の交差流ゾーン49、それに接続している向流ゾーン50、及びそれに接続している第2の交差流ゾーン51を有している。交差流ゾーン49は、プラスチックフィルム成形部材62の平面63から前へ、つまり紙面から突き出るように深絞りされたスペーサリブ24、25、26、及び27を備えており、このスペーサリブ24〜27がそれぞれ流体誘導リブ29を形成している。プラスチックフィルム成形部材62の裏面から見ると、流体誘導リブ29の成形が相応の凹部を生じさせている。同じことが、以下でさらに言及する、プラスチックフィルム成形部材62の平面63から浮き出ている深絞りされたさらなる構造に当てはまり、且つ第2の熱伝達要素部材61の構造の場合に当てはまる。対応する関係が、第2の交差流ゾーン51内で生じており、そこでもスペーサリブ24〜27が図11の紙面から突出して形成されており、このスペーサリブ24〜27も流体誘導リブ29を形成している。交差流ゾーン49及び51内のスペーサリブ24〜26はクランク状に下に曲がった軌道を、スペーサリブ27はそれぞれくの字形の軌道を有している。両側の、つまり第1の交差流ゾーン49及び第2の交差流ゾーン51内の対応するスペーサリブ24〜27を比較すると、これらのスペーサリブは、図11では左上で水平に導入される流体が、熱伝達要素部材60の幅全体に分散され、その際、向流ゾーン50を貫流して、右では下側の領域内で再び水平に流出するように、ミラー反転して配置されている。ここからは向流ゾーン50の形態を取り上げる。この形態は、多数の深絞りされたスペーサリブ64及び65から成っており、このスペーサリブは、直線的に延びており、第1の交差流ゾーン49から第2の交差流ゾーン51まで延びており、柱体軸5に対して平行に、つまり軸方向に延びている。スペーサリブ64及び65は、プラスチックフィルム成形部材62の幅に沿って見ると交互に入れ替わっており、これに関しスペーサリブ64は紙面から前へ突き出ており、スペーサリブ65は紙面から後ろへ突き出ており、したがって全体としてはジグザグ形の軌道が、熱伝達要素部材60の径方向の幅にわたって存在している。相応の円環弧柱体輪郭を達成するため、このジグザグ軌道の高さが、熱伝達器1の内側から外側へ見ると次第に増していることが、図10によりはっきりする(これに関しては破線を考慮すること)。
図12は、第2の熱伝達要素部材61を示しており、第2の熱伝達要素部材61は、プラスチックフィルム成形部材66として形成されており、板状の平面67を有している。このプラスチックフィルム成形部材66も、三つのゾーン、詳しくは第1の交差流ゾーン49、それに接続している向流ゾーン50、及びそれに接続している第2の交差流ゾーン51を有している。図12の交差流ゾーン49及び51と図11の対応するゾーンとの比較は、そこに存在し、流体誘導リブ29も形成しているスペーサリブ24〜27に関し、「逆方向」に形成されていることを示し、したがってここでも左から右へ見ると、左側では下側の領域内で水平に流入する流体が、熱伝達要素部材61の幅全体に分散され、右側では上側の領域内で再び水平に流れ出る。図11の第1の熱伝達要素部材60とは異なり、図12の第2の熱伝達要素部材61は、向流ゾーン50内で構造を有するのではなく、板状に平らに、平面67に対応して形成されている。
ここからは図9に基づき、熱伝達要素部材60及び61の組立てを説明する。図9では、スペーサリブ65の末端縁が、図12から分かる境を接している熱伝達要素部材61の表面68に当たることが認識できる。スペーサリブ64の末端縁(斜視図のゆえに図9では一つのスペーサリブ64しか認識できない)は、組立ての際、そこで境を接している熱伝達要素部材61の裏面69に当たる。これに対応して、第1の熱伝達要素部材60の両方の交差流ゾーン49及び51内のスペーサリブ24〜27の末端縁も、第2の熱伝達要素部材61の裏面69に当たる。第2の熱伝達要素部材61のスペーサリブ24〜27の末端縁は、第1の熱伝達要素部材60の裏面70に当たる。上述のこの状況は、互いに接し合って並んでいるすべての熱伝達要素部材60及び61で存在しており、以下でとりわけ図13及び図14に基づいて説明するような熱伝達器1がもたらされる。
ただし図10に関し、第1の熱伝達要素部材60のジグザグ形態に基づき、平面63の両側でそれぞれ一つの流体案内路48が形成されること、つまり図10から分かるこのような円環弧柱体6、つまりこのような熱伝達要素2が、二つの流体案内路48を有することをさらに述べておかなければならない。図10から分かるこの熱伝達要素2の輪郭構造のそれぞれの境界は破線で示唆されており、上の説明によれば、境を接している熱伝達要素部材61の相対する領域によって形成されている。これらの領域は「共通の領域」である。したがって図10の熱伝達要素2は、熱伝達要素部材60と、二重破線によって示唆された熱伝達要素部材61とによって形成されている。
以下の状況が生じ、これに関し図13及び図14は、図5及び図6と同様に空気装置58を示しており、つまりさらなるコンポーネント、詳しくはファン52及び53、リングカラー部54及び55、並びに通流管56及び57が取り付けられた熱伝達器1を示しており、この通流管56及び57は、一続きの一つの管によって形成されていてよい。
図13は、実線の矢印により、第1の流体の(左から右に起こっている)流れを分かりやすくしており、第1の流体はファン52によって駆動されており、このファン52は、第1の流体を熱伝達器1の内側ゾーン47に供給する。対応する流体口45に流入する第1の流体は、第1の交差流ゾーン49内で、相応に形成された流体リブ29に基づき分散され、これにより向流ゾーン58内に達し、そこから第1の流体の流れは第2の交差流ゾーン51内で、ラジアルコンポーネントにより外へと、流体口44を通り抜けて外側ゾーン46内に誘導され、これによりリングカラー部55と通流管57の間のリング空間から再び流出する。図14は、破線の矢印により、第2の流体の(右から左に起こっている)流れを説明しており、第2の流体はファン53により、熱伝達器1に、それも内側ゾーン47内のそれぞれの流体口45に供給される。図13で説明したのと同じ流れの関係が相応に生じ、つまり第2の流体は向流領域50を通過し、その後、交差流領域49内で外へと誘導され、これにより流体口44を通って外側ゾーン46内に達する。このように形成された個々の流体案内路48は、熱伝達器1の周面に沿って見ると互いから隔離されているので、熱伝達要素部材60、61の材料を通り抜けて熱伝達が行われ、つまり両方の言及した流体が熱伝達する。
図7〜図14の例示的実施形態の熱伝達要素2では、隣接する熱伝達要素2に対して熱伝達を可能にする熱伝達要素部材61が、第1の熱伝達壁43である。熱伝達要素2の熱伝達要素部材60は、この熱伝達要素2内の第1及び第2の流体案内路48を互いから隔離する第2の熱伝達壁71である。
上の実施形態及びまた以下で説明する例示的実施形態は、個々の熱伝達要素2がくさび形に形成されていることを分かりやすくしている。熱伝達要素2は、流体を貫流させるための軸方向に延びている少なくとも一つの流体案内路48を有しており、この熱伝達要素2はそのくさび形の形成に基づき、くさび形の短手断面を有しており、その際、軸方向、詳しくは上で言及した柱体軸5又は以下に言及する錐台軸は、くさび形の短手断面に対して直角又はほぼ直角に延びている。
図15は、熱伝達器1のさらなる一つの例示的実施形態を示している。この例示的実施形態は、図1の例示的実施形態に対し、とりわけ流体口44及び45が別の場所にあることによって異なっている。多くの互いに接し合って並んでいる熱伝達要素2の一つを考察すると、流体口43が外側ジャケット11にあり、それに帰属する流体口45は端面8にあることがはっきりする。隣接して境を接している熱伝達要素2では、対応する関係が存在しており、詳しくは流体口44が同様に外側ジャケット11に、ただし隣接している熱伝達要素2の前述の流体口44に対して向かい側の縁領域内にあり、帰属の流体口45は端面9にある。この関係は、長手断面を示す図16から特にはっきりと分かる。図15の熱伝達器の真ん中の領域は、図1の例示的実施形態の対応する領域と類似に又はまったく同じように形成されている。一方の流体の流れの軌道が図16では矢印72によって描き込まれている。もちろん、熱伝達器1全体の輪郭構造に関し、円環柱体ではなく、円柱体、多角柱体、又は多角中空柱体が存在する場合、さらなる一つの例示的実施形態に従い、図15及び図16による相応の一形態も存在し得る。
図17及び図18は、図15及び図16に対応しており、ただしここでも流体の流入及び流出の位置は異なり、詳しくは流体口44が外側ジャケット11に、流体口45が内側ジャケット13にあるように形成されており、したがって一方の流体に関する流れの軌道は矢印73により生じる(とりわけ図18を参照)。その他の点では、図15及び図16並びに図1に対する上の実施形態に関連している。
図19の例示的実施形態は、図1の例示的実施形態に実質的に対応しており、ただし向流ゾーン50だけが柱体状に形成されている。向流ゾーン50の代わりに並流ゾーンが存在してもよい。両方の交差流ゾーン49及び51は、柱体軸5の周りを囲む屋根形に形成されている。これにより、平らな端面ではなく、互いに対して屋根形に(角度をつけて)立っている面74及び75が生じており、この面74及び75は、相応の流体口44及び45を有している。くさび形の熱伝達要素2の一方の流れの軌道は、図20から、そこに示した矢印76に従って見て取れる。その他の点では、図1、図15〜図18の例示的実施形態に対する実施形態が、図19及び図20の例示的実施形態に相応に当てはまる。
図21は、熱伝達器1のさらなる一つの例示的実施形態を示しており、この熱伝達器1の輪郭構造は、錐台77のように、又は実質的に錐台77のように形成されている。錐台77は錐台軸78を有している。図21は、実線で示した図1の熱伝達器1の輪郭構造との比較で、輪郭構造だけを破線で分かりやすくしている。ただし、この場合に詳細には熱伝達要素2、及び様々な上記の例示的実施形態に従い、流体口44及び45の位置がどのように形成されなければならないかは、当業者にはすぐに明白である。もちろん図21の錐台形状でも、中心を中空にではなく、錐台軸78まで延びているように形成することができる。さらに内部12、つまり中空領域を、柱体状に、又はさらに錐状つまり錐体状に形成することができる。
図22は、くさび形でない熱伝達要素2が隣接しているくさび形の熱伝達要素2を備えた熱伝達器1の断面を示している。くさび形の熱伝達要素2では、要素側面18及び19が互いに対して角度をつけて延びている。境を接しているくさび形でない熱伝達要素2では、その要素側面18及び19が例えば互いに対して平行に延びている。したがって、装備される熱伝達要素2に応じた相応の選択、配置、及び数により、所望の熱伝達器1を実現することができる。

Claims (32)

  1. 少なくとも二種の流体間で熱伝達を行うための熱伝達器(1)であって、複数の熱伝達要素(2)を備えており、前記熱伝達要素(2)がそれぞれ、前記流体の少なくとも一種を誘導するための少なくとも一つの流体案内路(48)を有しており、前記熱伝達器(1)が、柱体軸(5)をもつ柱体形状又は実質的に柱体形状を有しており、且つ前記熱伝達要素(2)が、前記柱体軸(5)の周りに互いに隣接して配置されており、前記熱伝達要素(2)の各々又は前記熱伝達要素(2)のそれぞれ少なくとも一領域が、
    − 三角柱体又は
    − 台形柱体又は
    − 扇形柱体又は
    − 円環弧柱体(6)
    のような輪郭構造又は実質的にそのような輪郭構造を有しており、その際、前記熱伝達要素(2)が互いに隣接して配置されていることにより、前記熱伝達器(1)又は前記熱伝達器(1)の少なくとも一領域が、
    − 多角柱体又は
    − 多角中空柱体又は
    − 円柱体又は
    − 円環柱体(7)
    のような輪郭構造又は実質的にそのような輪郭構造を有している、熱伝達器(1)。
  2. 少なくとも二種の流体間で熱伝達を行うための熱伝達器(1)であって、複数の熱伝達要素(2)を備えており、前記熱伝達要素(2)がそれぞれ、前記流体の少なくとも一種を誘導するための少なくとも一つの流体案内路(48)を有しており、前記熱伝達器(1)が、錐台軸をもつ錐台形状又は実質的に錐台形状を有しており、且つ前記熱伝達要素(2)が、前記錐台軸の周りに互いに隣接して配置されており、前記熱伝達要素(2)の各々又は前記熱伝達要素(2)のそれぞれ少なくとも一領域が、
    − 三角錐台又は
    − 台形錐台又は
    − 扇形錐台又は
    − 円環弧錐台
    のような輪郭構造又は実質的にそのような輪郭構造を有しており、その際、前記熱伝達要素(2)が互いに隣接して配置されていることにより、前記熱伝達器(1)又は前記熱伝達器(1)の少なくとも一領域が、
    − 多角錐台又は
    − 多角中空錐台又は
    − 円錐台又は
    − 円環錐台
    のような輪郭構造又は実質的にそのような輪郭構造を有している、熱伝達器(1)。
  3. 前記柱体軸(5)が柱体中心軸であることを特徴とする請求項1又は2に記載の熱伝達器。
  4. 各々の熱伝達要素(2)が、前記流体の一種だけを誘導するための一つだけの流体案内路(48)を有することを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の熱伝達器。
  5. 前記熱伝達器(1)及び/又は各々の熱伝達要素(2)及び/又は各々の流体案内路(48)が、前記柱体軸(5)又は前記錐台軸の方向に見ると、三つのゾーンを有しており、詳しくは二つの交差流ゾーン(49、51)、その間に一つの向流ゾーン(50)又は一つの並流ゾーンがあることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の熱伝達器。
  6. 前記向流ゾーン(50)又は前記並流ゾーンの前記流体案内路(48)が、前記柱体軸(5)に対して平行に延びていることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の熱伝達器。
  7. 前記向流ゾーン又は前記並流ゾーンの前記流体案内路が、前記錐台軸に対して平行又はほぼ平行に延びていることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の熱伝達器。
  8. 少なくとも一方の前記交差流ゾーン(49、51)の前記流体案内路(48)が、前記柱体軸(5)又は前記錐台軸に対して斜めに延びていることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の熱伝達器。
  9. 各々の熱伝達要素(2)が第1の熱伝達壁(43)を備えており、前記第1の熱伝達壁(43)が、前記熱伝達要素(2)及び隣接している前記熱伝達要素(2)に対し、一つの共通の熱伝達壁(43)を形成していることを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の熱伝達器。
  10. 各々の熱伝達要素(2)が、それぞれ前記流体の一種を誘導するための第1及び第2の流体案内路(48)を有することを特徴とする請求項1から9のいずれか一項に記載の熱伝達器。
  11. 各々の熱伝達要素(2)が、前記熱伝達要素(2)での前記第1及び前記第2の流体案内路(48)を互いから隔離する第2の熱伝達壁(71)を備えていることを特徴とする請求項1から10のいずれか一項に記載の熱伝達器。
  12. 前記第2の熱伝達壁(71)が、前記第2の熱伝達壁(71)と隣接している第1の熱伝達壁(43)を互いに対して間隔をあけて支えるように形成されていることを特徴とする請求項1から11のいずれか一項に記載の熱伝達器。
  13. 前記第2の熱伝達壁(71)が少なくとも部分的には、平らでない軌道、とりわけジグザグ形の、波形の、及び/又はメアンダー形の軌道を有することを特徴とする請求項1から12のいずれか一項に記載の熱伝達器。
  14. 前記第1及び/又は前記第2の熱伝達壁(43、71)が、前記熱伝達器(1)の外面/外側ジャケット(11)から、前記熱伝達器(1)の内面/内側ジャケット(13)又は中心/柱体軸(5)/錐台軸まで延びていることを特徴とする請求項1から13のいずれか一項に記載の熱伝達器。
  15. 隣接する第1の熱伝達壁(43)の間及び/又は隣接する第1と第2の熱伝達壁(43、71)の間に、少なくとも一つのスペーサリブ(24、25、26、27、28)が配置されていることを特徴とする請求項1から14のいずれか一項に記載の熱伝達器。
  16. 前記少なくとも一つのスペーサリブ(24、25、26、27、28)が流体誘導リブ(29)であることを特徴とする請求項1から15のいずれか一項に記載の熱伝達器。
  17. 前記第1及び/又は前記第2の熱伝達壁(43、71)が、流体選択的に透過性を有するように、とりわけ湿気透過性を有するように形成されていることを特徴とする請求項1から16のいずれか一項に記載の熱伝達器。
  18. 前記熱伝達器(1)が、互いに反対に向いた二つの端面(8、9)を備えており、前記端面(8、9)が、流体口(44、45)、とりわけ流体流入口及び流体流出口を有することを特徴とする請求項1から17のいずれか一項に記載の熱伝達器。
  19. 前記端面(8、9)が平らに、又は前記柱体軸(5)若しくは錐台軸の周りを囲む屋根形に形成されていることを特徴とする請求項1から18のいずれか一項に記載の熱伝達器。
  20. 前記熱伝達器(1)が、一つの外側ジャケット(11)及び互いに反対に向いた二つの端面(8、9)を備えていること、並びに前記端面(8、9)の少なくとも一方及び前記外側ジャケット(11)が、前記流体口(44、45)、とりわけ流体流入口及び流体流出口を有することを特徴とする請求項1から19のいずれか一項に記載の熱伝達器。
  21. 前記熱伝達器(1)が、一つの外側ジャケット(11)及び一つの内側ジャケット(13)を備えていること、並びに前記外側ジャケット(11)及び前記内側ジャケット(13)が、前記流出口(44、45)、とりわけ流体流入口及び流体流出口を有することを特徴とする請求項1から20のいずれか一項に記載の熱伝達器。
  22. 前記端面(8、9)の少なくとも一方が、内側ゾーン(47)と、前記内側ゾーン(47)の周りに延びている外側ゾーン(46)とを有しており、前記内側ゾーン(47)内の流体口(44、45)が流体流入口、前記外側ゾーン(46)内の流体口(44、45)が流体流出口であり、又は前記外側ゾーン(46)内の流体口(44、45)が流体流入口、前記内側ゾーン(47)内の流体口(44、45)が流体流出口であることを特徴とする請求項1から21のいずれか一項に記載の熱伝達器。
  23. 前記端面(8、9)の一方では、前記内側ゾーン(47)内の前記流体口(44、45)が、第1の流体のための流体流入口であること、及び前記もう一方の端面(9、8)では、前記外側ゾーン(46)内の前記流体口(44、45)が、前記第1の流体のための流体流出口であること、及び前記もう一方の端面(9、8)では、前記内側ゾーン(47)内の前記流体口(44、45)が、第2の流体のための流体流入口であること、及び前記一方の端面(8、9)では、前記外側ゾーン(46)内の前記流体口(44、45)が、前記第2の流体のための流体流出口であることを特徴とする請求項1から22のいずれか一項に記載の熱伝達器。
  24. 前記少なくとも一つのスペーサリブ(24、25、26、27、28)、とりわけ流体誘導リブ(29)が、前記熱伝達器(1)の前記端面(8、9)間の長さの半分より大きな長さを有することを特徴とする請求項1から23のいずれか一項に記載の熱伝達器。
  25. 前記少なくとも一つのスペーサリブ(24、25、26、27、28)、とりわけ流体誘導リブ(29)が、前記交差流ゾーン(49、51)の少なくとも一方では、前記柱体軸(5)又は錐台軸に対して斜めに延びていることを特徴とする請求項1から24のいずれか一項に記載の熱伝達器。
  26. 前記少なくとも一つのスペーサリブ(24、25、26、27、28)、とりわけ流体誘導リブ(29)が、前記向流ゾーン(50)又は並流ゾーン内では前記柱体軸(5)又は錐台軸に対して平行に延びていることを特徴とする請求項1から25のいずれか一項に記載の熱伝達器。
  27. 前記熱伝達器(1)の前記端面(8、9)の少なくとも一方で、そこにある前記流体流入口を、そこにある前記流体流出口から流体工学的に隔離するように、少なくとも一つのリングカラー部(54、55)が配置されていることを特徴とする請求項1から26のいずれか一項に記載の熱伝達器。
  28. 前記少なくとも一つのリングカラー部(54、55)内に少なくとも一つのファン(52、53)が配置されていることを特徴とする請求項1から27のいずれか一項に記載の熱伝達器。
  29. 前記熱伝達要素(2)が、くさび形に形成されており、流体を貫流させるための軸方向に延びている少なくとも一つの流体案内路(48)を有しており、前記熱伝達要素(2)がそのくさび形の形成に基づき、くさび形の断面を有しており、その際、前記軸方向が、前記くさび形の断面に対して直角又はほぼ直角に延びていることを特徴とする、とりわけ請求項1から28のいずれか一項に記載の熱伝達器の熱伝達要素(29)。
  30. くさび形ではなく、とりわけ要素側面(18、19)が互いに対して平行に離隔して延びている少なくとも一つのさらなる熱伝達要素(2)が設けられている、請求項29に記載の少なくとも一つの熱伝達要素(2)を備えた熱伝達器。
  31. 請求項1から30のいずれか一項に記載の熱伝達器(1)を備え、及び前記少なくとも一つのリングカラー部(54、55)内に配置された少なくとも一つのファン(52、53)を備えた空気装置(58)。
  32. 前記リングカラー部(54、55)の一つの中にそれぞれ配置された二つのファン(52、53)が存在することを特徴とする請求項31に記載の空気装置(58)。
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