JPH03506069A - 熱交換器壁アッセンブリー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 熱交換ｓ５！アッセンブリー 発明の分野 本発明は特に熱交換器として使用する堅固である壁構造に関するものである。

発明の経緯 熱交換器は壁構造の濁わりを循環する２種類以上の流体の間の伝熱を容易にする 手段を含む壁構造である。関連ある先行技術の検討の結果、以下の特許が明らか になっている。

ダルツエールの米国特許ｊｌ！２．２．８１，７５４号ダルグリッシュの米国特 許第１，８２６，３４４号ティーフェンバッハの米国特許＠３．４７３．６０１ アンダーソン等の米国特許第３，７８３，０９０号ナッサーの米国特許第４．２ ９３．０３３号ラフリン等の米国特許第４，４７０，４５３号ハルスイット等の 米国特許第４．５６９．３９１号アンドレ・上ユニットのカナダ国特許＠５９２ ．５６６号デビツドソンのカナダ国特許ｆｉ１．０９８．１１３号これらの特許 による熱交換器は一方向における１つの液体に対する曲がり路及び第１液体の方 向を横切るか又はその方向に直角の第２９方向における第２液体に対する隣接す る板肉の曲カ１゛り路を提供する様式にてくぼみが付けである複数個の板又はシ ートで作成しである。従って、起伏する１管Ｊが形成される。

更に詳細には、米国特許第４．２９３，０３３号（１９８１年１０月６日付け） には相互に対して存在し、板の対（図２）を形成する波状板１，２で形成された 熱交換器板の積層体が提供される。

各対の＠１．２は長手方向の起伏する流路４から板の厚さ分だけ分離される横方 向管状路３を定める。棒は板１．２の連続する重なった対の各２個の対を分離す る。スペーサー棒があるので、使用前のこの熱交換器壁構造を貯蔵するのに要求 される容積は相当のものになり、又、この構造（よ分解と再組立てを容易に行な うことが出来ない。

米国特許第４Ｂ６９．３９１号（１９８６年２月１１日何け）にはスペーサー棒 が要求さ憤ないことから、米国特許第４，２９３゜０３３号に対する改善内容が 開示しであるゆこのつい最近つ特許においては、多数の板３０〜３Ｇが提供され 、各機は対応する板の片側のみから突出す冶複数個の突出８４０〜４６が備えで ある。

多くの板においては、突出部は全て下方に向けであるので、くぼみを形成する。

１９８１年の当該特許より一層効率的な空間の使用がなされるが１本発明の発明 苔の見解によれば、使用前の貯蔵に要する容積の削減能力の点に関してはこψ壁 構造は依然改善が可能であろう。

発明の目的 従って５本発明の重要な目的は壁構造の裾付は前に壁構造材料の貯蔵を容易にす ることにある。

本発明の池の重要な目的４据付けるべき箇所で実施可能な壁構造の組立ての容易 性を実質的に増加させることにある。

本発明の目的は優領、た熱交換特性、即ら１公知の熱交換器壁に間して効率が高 められた壁構造を提供することにある。

本発明の目的は前記壁構造が１軽量であり、構造が堅固なものを提供することに ある。

発明の要約 本発明の開示内容によれば、堅固な材料製の少なくとも上方シート　　中間シー ト及び下方シートから成る壁アツセンブ５リーが開示され、各シートには交互の 様式にてシートにより定められた実質的な面の反対側に延在している複数個の同 様Φ突出部と空洞が提供され、かくして各空洞は生として突出部により包囲され 、各突出部は空洞により単独で包囲され、ｎ記シートを相互に固定接続する固定 手段が提供され、前記シートに直角の方向にて起伏するチャンネルの上方層と下 方層が定められる。

好適には、前記他のシートに類似してい々ｇＪ４のシートが前記下方シートの下 方に加えられ、前記固定手段によりそのシートに固定され、起伏のあるチャンネ ルの第３層が前記下方シートと第４シートの間に定められる。

前記突出部と空洞は各々半球形状を定めるのが有利゛である。

又、与えられた前記シートの各突出部は等距離の空洞で包囲され、その各空洞は ４個の等距離の突出部で包囲されるのが好ましい。

前記与えられたシートに対しては２１ｍ１の連続する直接旬に整合する突出部の 中心部分は前記空洞と突出部の曲率半径の３倍あり一方、空洞を横切った２個の 連続する突出部の中心部分の間の距Ｉｍｐ！前記曲率半径の４倍と４倍半の間で あ治ことが有利である。

空洞と突出部を含む各シートの組合った厚さは前記空洞と突出部の曲率半径の約 １．２５倍τあるのが好ましい。

代替りに前記突出部と空洞は各々ピラミッド伏形状を定める。量が意図されてい る。

従って、前記ピラミッド状究出邪と空洞は各々、外部ピラミツＹ状チップの箇所 で合流し、底縁部にて＆を部分Ｃおいてその対応する前記シートと一体構造にな った４個の三角形状板を定め、隣接する前記板の各対の間になされた相対的角度 が９０″になることが望器しい。

前記各チャンネルはその長さ全体に沿って一定の断面積になっていることが好ま しい。

壁アッセンブリーの各シートは流体密材料で作成され、前記固定手段は流体密で あり、前記チャンネルは各々流体の通路用に予定され、前記流体チャンネルは両 流体間の熱交換に予定され、かくして前記壁アッセンブリーｆ）ｐ、交換器を構 成することが有利であろう。

図面の簡単な説明 第１図は本発明の１！１１実施態様による熱交換器壁アッセンプ゛リーの１つの 破断したシートの平面図や 第２図は第１図の斜めの線２−２における横断面図ゆ第３図は壁アッセンブリー の前記１つのシートの端面図。

第４図は第１図の横断線４−４における横断面図。

第５図は第２図の円で囲まれた領域の拡大図。

第６図及び第７図は本発明の熱交ｔｅ器壁アッセンブリーの第１実３１！態様の 相互の対角線方向におけか横断面図。

第８図及び第９図は本発明の熱交換５壁アッセンブリーの第２実施態様の相互に 対角線方向における断面！！！！！。

第１０図は本発明の＠２実施態様におけ外熱交換器壁プフツセンブリーの１つの 破断シートの平面図。

第１１図は第１０図の１１−１１１１１１における横断面図ゆ第１２図は第１１ 図の壁アッセンブリーの端面図。

第１３図は第１１図の１３−１３棟における断面図。

第１４図は第１０図の１４−１４線における横断面図。

第１５図−第１６図は本発明の壁アッセンブリーの第）実施態様の相互に対角線 方向における断面図。

第１７図−ｆｉ１８図は本発明による熱交換器壁アツセンブリーの最後の実施態 様の相互に対角線方向ｌ；おける断面図。

発明の詳細な説明 第６図−第７図及びｆｉ８図−第９図の熱交換器壁アッセンブリー１４．１６は 各々２〜３鵠の同様のシート層で構成され、その中９１つのシートがｇＪ１図な レル第５図４おいて１８１こて示しである。各シート１８は成る長さと幅及ｒ僅 かの厚さを有し、実質的な面の周ねりに延在している。各シート１８は反対側の 「土部側と底部側」における前記実質的な面を趨えて延在ブる複数個の半球状下 向きに曲った空＄１１２２と上方に曲った突出部２４にて永久的なエンボス加工 がされている。各空洞２２は前記シートの実質的な面に対し共役の円形縁６２６ を定め、同様に、各突出部２４はシート主要面２０と共役の円形縁部２８を定め る。器壁１８の空調２２と突出部２４は相互に対し交互の様式にて配列され１か くして各空洞は、Ｎｌの近接する空洞で包囲される。壁空洞２２の寸法は、これ ら空洞の各空洞の円形ｖｈ部２６が３０ａ、３０ｂ３０ｃ、３０ｄ（１！］図） にて隣接している４　ｆ！！の突出部２４の各突出部の円形縁Ｈ２８と接線方向 に相互に交差するような寸法になっている。与えられた空洞２２の交差点３０ａ −３０ｄは実質的に等距離になっている。同様に　壁突出ＩＨ１２４の寸法は、 これら突出部の各突出部の円形縁部２８が３２ａ、３２ｂ、３２ｃ３２ｄりおい てＶ４接する４（国の空洞２２の各空洞の円形縁部２６と接線方向に交差すカよ うな寸法になってしする。与えられた突出８２４の交差点３２ａ−３２ｄは等距 離になってもする。従って突出部２４は直線状、長さ方向、横方向及び隔置され た列及び直線状１幅方向５＆さ方向に隔置さすた行にて配列され、同様に、空１ Ｗ２２は直線状３版さ方向、横方向に隔置された列及び直線状５従って、壁１８ は断面図が正弦波形になっている。好適には。

正弦波形壁１８の１つのサイクルの長さ即ち一波長」は幅方向の軸線又は長さ方 向の軸線の周わりで（好適には空洞２２の曲率半径と同じである）突出５２４０ 曲率半曲率半径３倍あり、このサイクル長さは空洞／突出部円形縁部と交差点３ ０ａ−３０ｄを通る斜めの軸線に対して約４．２４２Ｒ迄増加する。好適には、 正弦波壁１８で作成されたｒ波謙の振幅は約１．２５Ｒである。好適には又１各 突出８２４のトラフ部分２４ａにおける壁シート１８の厚さＥ（第５図）は突出 部２４の残りの部分におけるその厚さｒ６」より大きく２　これは各空調２２の トラフ部分２２ａに対しても大きくなけれ贋゛ならない。

第６図−第７＠を参煕すると１本発明の技術思想は以下の様式ｃａ）夛１えば、 重なるシートｌｌｌ’ａの各空洞２２のトラフ２２ａが下側に存在するシート１ ８ｂの突出部２４のフレスト２４ａに当接的に固定され２ （ｂ）前記最上方シート１８ａの突出部２４が隣ジの最下方シ突出部２４に面す る等隣接する対により上方に面して行く＝ことにより糊又は他の適切な手段によ り相互喜〈接続されている少なくとも３個、好適には少なくとも４ｆｌ！のシー ト１８の層の構造にある。

従って、他の流体から密封的に流体を貫流させるため複数個の平行な密封された 流れチャンネル３４が定められる。各チャンネル３４は正弦波形状スは起伏する 巻き付は移動路及び実質的に一定横断面形状をその長さに沿って備え、この後者 の横断面形状は２個の鏡像ガウス曲線又は通常のベル曲線に類似している。チャ ンネル３４の５個の層が６個の壁又はシート１８に対して第７図に定めである。

この構造が原因で、壁アッセンブリー１４は２（国の上方層チャンネル３４ｂ、 ３４ｂを流れる流体及び２１１１の下方の層チャンネル３４Ｃ，３４ｃを貫流す る流体とその１つの通路３４ａを貫流す２１流体を熱交換することを容易ルする 。従って。

熱く換効率は壁アッセンブリー１４の厚さ方向にてチャンネル３４の主間層を貫 Ａする流体に対し最大にされる。

４、アッセンブリー１４の高い効率については、チャンネル３４ａの壁面の１０ ０％に近い値が俺の４個のＪ：側と下側のチャンネル３４１）、３４ｂ、３４ｅ 、３４ｃを貫流する流体と直接接触するという事実により説明出来る。実際、異 なる流体同志の熱交換を促進しない唯一９部分は重ねた壁層１８の相互に４′Ｊ ｃ続する４個の接触点３０ａ−３０ｄ／３’２’ａ−’３２ｄである。

第８図、ないしＭ９図に示された壁アッセンブリーの第２実ｙ＆態樺１６は以下 の２つの特徴、即ち、 （ａ）一部のシート層が外柳周囲空気とチャンネル流体の間と付加代断熱のため 又は望ユしいとは考えられな一１興なる層の一部のチャンネルの間の熱交換を阻 止する目的上二重壁層３（３ａ、３６ｂで構成され； ｃｂ＞壁アッセンブリー１６の中間厚さ部分にお番する流体チャンネルの１１１ １以上の層３８が流体チャンネルの残ソの層３４に対して直角にて移動路に沿い 延在出来ることに対して最初の壁アッセンブリーと類似してし）毛。

ｊＦｉｌｏ図−第１８図における４０で示された壁シートの第２実施！３様代お いて４半球状突出部と空洞は交互に対しビラミ・ンド状突出邪と空１４２．４４ で置換さＣてむ）る、従って、各ビラミ゛７ド状突出Ｂ４２は４Ｉのピラミッド 状空洞４４で同じシート４６土に包囲され、後者の空洞は各々４個のビラミツ（ ２状突出部４２で包囲される。従って、各ピラミッド４２，７４４は一端部にお し１て、且つ縁部方間４おいては池端部るおけるシート４６に対しビラミツヤ状 チップ４２ａ、４４ａにて合流する４個の三角形状板で・構成さ仝ている。ピラ ミッド４２又は４４における各隣接する対の壁の間の相対的角度は好上には４５ ゛である。

起伏する流体移動路４８は第６図−第９図の第１及び第２の壁アッセンブリーに おけるのと全体＃匹同じ様式にて壁ア゛ンセンブリ−５０にて２〜３枚のシート ４０を相互に即ち２個の隣接するシート４０．４０に対する突出部と空洞の相対 的位置に対し通用す力ことにより発生されることがｊ１１３図、第１４図から理 解される。壁アッセンブリー５０し考いて、起伏する流体路４８番よ全て（ｇ１ アッセンブリーの第１実施ＷｓＩ′１１における第６図−第７図の場合と同様） 相互に平行である。

第１５図及び第１６図に５２の箇所に示さルた壁ア・ンセンブ１７−の第４実施 Ｆ！様において、一部の流体通路５４１よ一方向に延在し、一方１通１１５４に 隣接する壁シー■・４０からの流体通１１３５６恥図面に明瞭に図解さ６た如く 通路５６の方向と対角線方向に延在している。

任意形式の適切な固体材料５例えば、プラスチ゛ンク材料を壁作成用に使用出来 、糊付け、溶接又は機械的固定（ＩＭえＩｆ、ネジ）手段により組立てることが 出来６゜ 本発明り壁アッセンブリーは７航空機、宇宙船、ボート及び自動車の皮袋部分を 構成する壁構造；壁及び建物の滑り防止床材−一般に、全ゆる熱交ａｒａ装置； 断熱／＜ネル；音響ノくネル；出荷前の製造製品の包装に使用す、る包装シート ；機械的構造ビーム；流体タンク；ダンパー構造、倒えば、高い機械的衝撃を禁 止し柔らげることが出来る危険な製品用容器；砂又は鉛といった放射線防止製品 用容器；及び他の適用例を含む広範囲の通用ガに対して通していることが意図さ れてい港、熱交換る壁構造を構成するシート］８の前記実質的面は５直線状又は 平坦にする必要はなく、所望〃目的に通した輸９１’に追値する１例えば航空機 の胴体の皮袋部分を作成するのに要求される可変鈎に曲った形状に一致するよう 曲げすることを理解すできである。

その上１本発明の壁構造は伝熱にさらす必要戸ルい簡単な壁としても使用出来よ う、実際、　（突出部分がその対応する空洞内に係合している状態のンシート全 てが相互に対し平坦に当接しているその貯蔵状態から相互接続さ鈎たシートが広 げられて喝付けされ又は池の方法で、その作動位置にて固定されるその作動位置 へいたる伸彊姥力の中で、比較的厚いが堅固で軒先な厚さ方向に開いている壁構 造を疋めオことはそれ自体１本発明の開示内容による有利且つ新規な特徴を構成 する乙のである。

国際調査報告 １１１・−ＩＩ−１＾・ｉ１１呻−ｍ　　ｐＣＴ／Ｃ入　９０１００１２９国際 調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）堅固な材料と少なくとも上方シート，中間シート及び下方シートから成り， 各シートに交互の様式もシートにより定められる実質的な面と対向する側にて延 在する複数個の同様の突出部と空洞が備えられ，かくして各空洞が単に突出部に より包囲され，各突出部は単に空洞で包囲され，前記シートを周定的に相互に接 続する固定手段を含み；前記シートと直角の方向に起伏する起伏チャンネルの上 方層と下方層が定められ，前記各チャンネルがその全体の長さに沿って一定の横 断面積になっている壁アッセンブリ２）前記下方シートに難似している第４シー トが前記下方シートの下方に追加され、前記固定手段によりそこで固定的に固定 され起伏チャンネル距の第３層が前記下方シートと第４シートの間に定められる 請求の範囲１項記載の壁アッセンブリー。 ３）前記突出部と空洞が各々半球形状を定める請求の範囲１項記載の壁アッセン ブリー。 ４）前記突出部と空洞が各々ビラミツド状形状を定める請求の範囲１項記載の壁 アツセンプリー。 ５）前記所定シートの各実出部が４個の等距離の空洞で包囲されその各空洞が４ 個の等距離の突出部て包囲される請求の範囲１項記載の壁アツセンプリー。 ６）所定の前記シートに対し，２個の接続する直接的に段置される突出部の中心 部分φ間の距離が前記空洞と突出部の曲率半径の３倍であり、一方，空洞を横切 った２個の連続する突出部の中心部分の間の距離が前記曲率半径の４倍と４倍半 の間にある請求の範囲３項記載の壁アッセンブリー。 ７）空洞と突出部を含む各シートの組合さ水た厚さが前記空洞と突出部の曲率半 径の約１２５倍である請求の範囲３項記載の壁アツセンプリー。 ８）前記ビラミツド形状突出部と空洞が各々外側ビグミッド状チップにて合流し 且つその底縁部において端部方向にてその対応する前記シートと一体約にされ， 隣接する．前記板の各対のと間の相対的角度が９０°てある請求の範囲４項記載 の壁アッセンブリー。 ９）各シートが流体密材料で作成され，前記固定手段が流体密であり，前記各チ ヤンネルが流体の通路のため予定され，前記流体チャンネルが再考間の熱交換の ため意図され，かくして前記壁アツセンプリーが熱交換器を構成する請求の範囲 １項記載の壁アッセンブリー。