JP2019510191A5

JP2019510191A5 -

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Publication number: JP2019510191A5
Application number: JP2018551188A
Authority: JP
Filing date: 2017-03-28
Publication date: 2020-03-12
Anticipated expiration: 2037-03-28

Description

２つの外側移行部であって、１つはそれぞれの前記内側移行部のどちらか一方の前記外側端部から延びている外側移行部をさらに備えてもよく、前記各外側移行部は、前記第１組の第１流体通路の一部を形成する第１組の複数のチャネルと、前記第２組の第２流体通路の一部を形成する第２組の複数のチャネルとを備え、前記第１組のチャネルおよび前記第２組のチャネルは、前記外側移行部の内側端部から、前記内側移行部に面し、前記外側移行部を通って、前記外側移行部の外へ延在しており、前記外側移行部において、前記第１組のチャネルおよび／または前記第２組のチャネルは、前記主方向および前記第２方向によって定義される方向転換面と平行に延在し、それぞれの前記内側移行部の前記シフト方向に対して垂直である第３方向および第４方向にそれぞれ沿って延在するために方向転換しており、前記第３方向および前記第４方向は、前記第１組のチャネルが第１端部分で前記外側移行部の外へ延在し、前記第２組のチャネルが第２端部分で前記外側移行部の外へ延在するように互いに異なっており、前記第２端部分は、前記第１端部分から離間している。この原理に基づく設計では、第１通路と第２通路とをコンパクトに分割し、圧力損失または流動抵抗をさらに最小化することが可能である。

前記外側移行部において、第３方向および第４方向にそれぞれ沿って延在するために方向転換している前記第１組のチャネルおよび／または前記第２組のチャネルの前記チャネルは、それらがそれぞれの前記内側部分から前記第３方向および前記第４方向にそれぞれ出る方向から湾曲し得る。このようにして、方向転換には、最小限の圧力損失または流動抵抗が設けられ得る。

外側移行部３０において、第１組のチャネルＡ_１５および／または第２組のチャネルＢ_１４は、主方向Ｌおよび第２方向Ｔ_２によって定義される方向転換面と平行に延在し、それぞれの内側移行部２０の上記シフト方向に対して垂直である第３方向Ｔ_３および第４方向Ｔ_４にそれぞれ沿って延在するために方向転換している。方向転換面ＤＰは図２に示されており、図１、図６、図１０〜１１の紙面と平行である。それぞれの内側移行部２０のシフト方向は、それぞれの外側移行部３０の方向転換面ＤＰの法線に沿って延在している。図１および図６の実施形態では、外側移行部３０において、第１組のチャネルＡ_ｉｊは、第３方向Ｔ_３に沿って延在するように方向転換しており、第２組のチャネルＢ_ｉｊは、第４方向Ｔ_４に沿って延在するように方向転換している。図１０および図１１の実施形態では、外側移行部３０において、第１組のチャネルＡ_ｉｊは、第３方向Ｔ_３に沿って延在するように方向転換しているが、一方、第２組のチャネルＢ_ｉｊは、方向転換されていない。図１０および図１１の実施形態では、第２組のチャネルＢ_ｉｊは、主方向Ｌに対して平行である第４方向Ｔ_４に沿って外側移行部３０の第２端部分３０ｃの外へ延在している。

図７に示すように、それぞれの端部分３０ｂ、３０ｃは、内側移行部２０の外側端部２０ｂで達成される線構成で配置され、他方の組が他方の端部分３０ｃ、３０ｂに向かって方向転換される壁部に接近している第１組のチャネルＡ_ｉｊおよび第２組のチャネルＢ_ｉｊのうちの１つのチャネルに入った複数の開口部として示されている。

図６では、外側移行部３０において、第３方向Ｔ_３および第４方向Ｔ_４にそれぞれ沿って延在するために方向転換している第１組のチャネルＡ_ｉｊおよび第２組のチャネルＢ_ｉｊのチャネルは、それらがそれぞれの内側移行部２０から第３方向Ｔ_３および第４方向Ｔ_４にそれぞれ出る方向（典型的には主方向と少なくとも実質的に平行であり、好ましくは主方向と平行である方向）から湾曲している。図１０および図１１の実施形態では、外側移行部３０において、第３方向Ｔ_３に沿って延在するために方向転換している第１組のチャネルＡ_ｉｊのチャネルは、それらがそれぞれの内側移行部２０から第３方向Ｔ_３にそれぞれ出る方向（典型的には主方向と少なくとも実質的に平行であり、好ましくは主方向と平行である方向）から湾曲している。図１０および図１１の実施形態では、外側移行部３０において、第２組のチャネルＢ_ｉｊのチャネルは、第４方向Ｔ_４に沿って外側移行部３０の外へ延在するためにそれらがそれぞれの内側移行部２０から出るのと同じ方向（典型的には主方向と少なくとも実質的に平行であり、好ましくは主方向と平行である方向）に配置されている。言い換えると、第２組のチャネルＢ_ｉｊのチャネルの方向は、外側移行部３０に影響されない。したがって、図１０および図１１の実施形態では、第２組のチャネルＢ_ｉｊのチャネルは、外側移行部３０を真っ直ぐ通っている。

１熱交換器
１０中央本体
１０ａ第１端部
１０ｂ第２端部
１０ｃ第１外周
１０ｄ第２外周
２０内側移行部
２０ａ内側端部
２０ｂ外側端部
３０外側移行部
３０ａ内側端部
３０ｂ第１端部分
３０ｃ第２端部分
４０管状接続部
Ａ_ｉｊ第１組の複数のチャネル
Ｂ_ｉｊ第２組の複数のチャネル
ＤＰ方向転換面
Ｌ主方向
Ｔ_１’ 第１方向の反対方向
Ｔ_１第１方向
Ｔ_２第２方向
Ｔ_３第３方向
Ｔ_４第４方向

Claims

熱交換器（１）であって、
前記熱交換器（１）を通って第１組の流体通路（Ｐ_１ａ、Ｐ_１ｂ）の一部を形成する第１組のチャネル（Ａ_ｉｊ）と、
前記熱交換器（１）を通って第２組の流体通路（Ｐ_２ａ、Ｐ_２ｂ）の一部を形成する第２組のチャネル（Ｂ_ｉｊ）と、を備える中央本体（１０）を備え、
前記チャネル（Ａ_ｉｊ、Ｂ_ｉｊ）は、前記中央本体（１０）の第１端部（１０ａ）から主方向（Ｌ）に沿って前記中央本体（１０）を通って前記中央本体（１０）の第２端部（１０ｂ）まで延在し、
前記中央本体（１０）では、前記主方向（Ｌ）と交差する断面において、前記第１組のチャネル（Ａ_ｉｊ）および前記第２組のチャネル（Ｂ_ｉｊ）は、市松模様の第１外周（１０ｃ）に沿って延在する第１方向（Ｔ_１）に沿って、複数の列（Ｘ_１Ｘ、Ｘ_２Ｘ、Ｘ_３Ｘ、Ｘ_４Ｘ、Ｘ_５Ｘ、Ｘ_６Ｘ、Ｘ_７Ｘ、Ｘ_８Ｘ）に交互に配置され、前記模様の第２外周（１０ｄ）に沿って前記第１方向（Ｔ_１）に対して垂直に延在する第２方向（Ｔ_２）に沿って、複数の列（Ｙ_１、Ｙ_２、Ｙ_３、Ｙ_４、Ｙ_５、Ｙ_６、Ｙ_７、Ｙ_８）に交互に配置されることにより市松模様を形成し、
前記熱交換器（１）は、２つの内側移行部（２０）であって、１つは前記中央本体（１０）の前記第１端部（１０ａ）から延在し、１つは前記中央本体（１０）の前記第２端部（１０ｂ）から延在する内側移行部（２０）をさらに備え、
前記中央本体（１０）の前記チャネル（Ａ_ｉｊ、Ｂ_ｉｊ）は、前記中央本体（１０）の前記端部（１０ａ、１０ｂ）から、前記市松模様内でそれぞれの前記内側移行部（２０）の内側端部（２０ａ）における前記各内側移行部（２０）の中へ、それぞれの前記内側移行部（２０）を通って、それぞれの前記内側移行部（２０）の外側端部（２０ｂ）に向かって延在し、
それぞれの前記内側移行部（２０）において、前記第１方向（Ｔ_１）に沿った前記複数の列（Ｘ_１Ｘ、Ｘ_２Ｘ、Ｘ_３Ｘ、Ｘ_４Ｘ、Ｘ_５Ｘ、Ｘ_６Ｘ、Ｘ_７Ｘ、Ｘ_８Ｘ）の１列おきの列（Ｘ_２Ｘ、Ｘ_４Ｘ、Ｘ_６Ｘ、Ｘ_８Ｘ）が、前記複数の列（Ｘ_１Ｘ、Ｘ_２Ｘ、Ｘ_３Ｘ、Ｘ_４Ｘ、Ｘ_５Ｘ、Ｘ_６Ｘ、Ｘ_７Ｘ、Ｘ_８Ｘ）の１列おきの他方の列（Ｘ_１Ｘ、Ｘ_３Ｘ、Ｘ_５Ｘ、Ｘ_７Ｘ）に対して、前記第１方向（Ｔ _１）に、それぞれの前記内側移行部（２０）の前記内側端部（２０ａ）での前記第１組のチャネル（Ａ_ｉｊ）および前記第２組のチャネル（Ｂ_ｉｊ）の市松模様が、それぞれの前記内側移行部（２０）の前記外側端部（２０ｂ）での線形模様に変形されるまで次第にシフトし、これによりそれぞれの組の前記チャネル（Ａ_ｉｊ、Ｂ_ｉｊ）のチャネルは、それぞれの前記内側移行部（２０）の前記外側端部（２０ｂ）で、前記第１組のチャネル（Ａ_ｉｊ）の列および前記第２組のチャネル（Ｂ_ｉｊ）の列が前記第１方向（Ｔ１）に沿って交互に配置されながら、前記第２方向（Ｔ_２）に沿って延在する列において互いに並んで配置されており、
２つの外側移行部（３０）であって、それぞれの前記内側移行部（２０）のどちらか一方の前記外側端部（２０ｂ）から延びている２つの外側移行部（３０）をさらに備え、それぞれの前記外側移行部（３０）は、前記第１組の第１流体通路（Ｐ _１）の一部を形成する第１組の複数チャネル（Ａ _ｉｊ）と、前記第２組の第２流体通路（Ｐ _２）の一部を形成する第２組の複数チャネル（Ｂ _ｉｊ）とを備え、
前記第１組の複数チャネル（Ａ _ｉｊ）および前記第２組の複数チャネル（Ｂ _ｉｊ）は、前記外側移行部（３０）の内側端部（３０ａ）から、前記内側移行部（２０）に面し、前記外側移行部（３０）を通って、前記外側移行部の外へ延在し、
前記外側移行部（３０）において、前記第１組の複数チャネル（Ａ _ｉｊ）および／または前記第２組の複数チャネル（Ｂ _ｉｊ）は、前記主方向（Ｌ）および前記第２方向（Ｔ _２）によって画定される方向転換面（ＤＰ）と平行に延在し、それぞれの前記内側移行部（２０）がシフトする方向に対して垂直である第３方向（Ｔ _３）および第４方向（Ｔ _４）に沿ってそれぞれ延在するために方向転換し、
前記第１組のチャネル（Ａ _ｉｊ）が第１端部分（３０ｂ）で前記外側移行部（３０）の外へ延在し、前記第２組のチャネル（Ｂ _ｉｊ）が第２端部分（３０ｃ）で前記外側移行部（３０）の外へ延在し、前記第２端部分（３０ｃ）が前記第１端部分（３０ｂ）から離間するように、前記第３方向（Ｔ _３）および前記第４方向（Ｔ _４）は、互いに異なっていることを特徴とする、熱交換器（１）。
それぞれの前記内側移行部（２０）において、前記第１方向（Ｔ_１）に沿って延在する前記列（Ｘ_１Ｘ、Ｘ_２Ｘ、Ｘ_３Ｘ、Ｘ_４Ｘ、Ｘ_５Ｘ、Ｘ_６Ｘ、Ｘ_７Ｘ、Ｘ_８Ｘ）のうち、
複数の断面において、前記主方向（Ｌ）と交差し、前記主方向（Ｌ）に沿って互いに連続的に続いており、前記第１方向（Ｔ_１）の反対方向（Ｔ_１’）に位置が次第にシフトするチャネル（Ｘ_１Ｘ、Ｘ_３Ｘ、Ｘ_５Ｘ、Ｘ_７Ｘ）が設けられている列（Ｘ_１Ｘ、Ｘ_３Ｘ、Ｘ_５Ｘ、Ｘ_７Ｘ）が、前記第２方向（Ｔ_２）に沿って１列おきにカウントされる、請求項１に記載の熱交換器。
前記内側移行部（２０）は、前記中央本体（１０）と一体的に形成される、請求項１または２に記載の熱交換器。
それぞれの前記内側移行部（２０）は、関連した前記外側移行部（３０）と一体的に形成される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱交換器。
前記中央本体（１０）と、前記内側移行部（２０）と、前記外側移行部（３０）とは、一体的に形成されて単体となる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱交換器。
前記熱交換器は、４つの管状接続部（４０）をさらに備え、前記管状接続部（４０）の各々は、それぞれの前記外側移行部（３０）の前記第１端部分（３０ｂ）および前記第２端部分（３０ｃ）におけるそれぞれ１つの外側包絡面から延在し、前記外側包絡面と一体的に形成された管状壁部を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の熱交換器。
前記内側移行部（２０）は前記主方向（Ｌ）における長さを有し、前記長さは、前記中央本体（１０）における前記市松模様の任意のチャネル（Ａ_ｉｊ、Ｂ_ｉｊ）における最大幅（Ｗ）の少なくとも３倍である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の熱交換器。
前記中央本体（１０）の各チャネル（Ａ_ｉｊ、Ｂ_ｉｊ）は、３ｍｍ未満の最大幅（Ｗ）を有する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の熱交換器。
前記内側移行部（２０）を通って連通し、前記外側移行部（３０）の中に連通している前記中央本体（１０）の各チャネル（Ａ_ｉｊ、Ｂ_ｉｊ）は、別々のチャネルとして前記外側移行部（３０）を通って、それぞれの前記第１端部分（３０ｂ）または前記第２端部分（３０ｃ）へと連通している、請求項１〜８のいずれか１項に記載の熱交換器。
前記外側移行部（３０）において、第３方向（Ｔ_３）および第４方向（Ｔ_４）にそれぞれ沿って延在するために方向転換している前記第１組のチャネルおよび／または前記第２組のチャネルの前記チャネル（Ａ_ｉｊ、Ｂ_ｉｊ）は、それぞれの内側部分から出る方向から前記第３方向（Ｔ_３）および前記第４方向（Ｔ_４）に湾曲している、請求項１〜９のいずれか１項に記載の熱交換器。
前記中央本体（１０）と、前記内側移行部（２０）とは、前記中央本体（１０）および前記内側移行部（２０）を形成する材料の付加堆積によって形成されている、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の熱交換器。
前記中央本体（１０）と、前記内側移行部（２０）と、前記外側移行部（３０）とは、前記中央本体（１０）、前記内側移行部（２０）および前記外側移行部（３０）を形成する材料の付加堆積によって形成されている、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の熱交換器。
前記材料は、金属材料であり、チタンまたはチタン系合金、タンタルまたはタンタル系合金、鋼または鋼系合金、ステンレス鋼またはステンレス鋼系合金からなる群から選択される金属材料である、請求項１１または１２に記載の熱交換器。
前記材料は、前記金属材料の前記付加堆積中にレーザ焼結または電子焼結されるか、または前記付加堆積後にオーブンで焼結される、請求項１３に記載の熱交換器。
前記第１組のチャネルの各チャネル（Ａ_ｉｊ）は第１断面積を有し、前記第２組のチャネルの各チャネル（Ｂ_ｉｊ）は第２断面積を有し、前記第１断面積は、前記第２断面積の１．１〜１．５倍の間である、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の熱交換器。