JPH06201292A - 浸透性構造体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱交換性能を著しく向上させ、更に、熱伝達
を制御する手段を構成する、浸透性構造体を提供するこ
とである。 【構成】 複数のシート２で構成される浸透性構造体に
おいて、連続的な通路が横列３に配置され、横列３の通
路１の間には流動スペース４が形成され、流動スペース
４はその両側部でバー板に接している。流動スペース４
内には少なくとも二つの連続的な横断架橋部分６が同一
の高さに配置され、複数のシート１の少なくとも半分に
おいては横断架橋部分６は異なる長さＢを有し、通路１
は流動スペース４に対して略垂直に伸長する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数のシートから成
り、連続的な通路が横列に配置され、その通路の列の間
に流動スペースが形成され、その流動スペースの両側部
にカバー板が接するようにした、浸透性構造体(permeab
le structure)に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】これらの浸透性構造体は、互いに平行に
伸長する横列の穴を有し、その穴の間には、通路が設け
られており、又該通路には、一つ置きに規則的な間隔で
均一な架橋部分が設けられている。これらの構造体を熱
交換器として使用する場合、熱交換は、これらの架橋部
分を介して行われる。

【０００３】以下の説明において、複数のシートとは、
未加工のセラミックのシート、又は銅、鋼、アルミニウ
ム又はプラスチックの合金のような金属のシートを意味
するものとする。

【０００４】セラミックから成る上述の型式の浸透性構
造体は、米国特許第5,212,004号の明細書に開示されて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、特
に、熱交換を著しく向上させ、更に、熱伝達を制御する
手段を構成する、上記の浸透性構造体を提供することで
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、冒頭に
記載した型式の浸透性構造体であって、同一の高さで一
方が他方の後になるようにした少なくとも二つの連続す
る横断架橋部分が流動スペース内に配置され、複数のシ
ートの少なくとも半分において前記横断架橋部分の長さ
が異なり、又、通路は流動スペースに対して略垂直に伸
長することを特徴とする浸透性構造体により達成され
る。

【０００７】本発明の利点は、架橋部分の長さを種々に
異ならせることにより、熱交換に影響を与えると共に流
動スペース中の媒体の乱れ（turbulece) に影響を与え
ることにある。この構造体を構成する個々のシートは、
無端の形態を採ることができるシートを切断することに
よって形成することができ、これにより、個々のシート
のパターン（pattern) を種々に変えることが可能にな
り、その結果、少なくとも３乃至２０種類の異なるパタ
ーンのシートを使用して浸透性構造体を構成することが
可能になる。更に、平行に流動する複数の媒体用の構造
体は、カバー板の形状を適当に変更したり、素材シート
を使用したりすることによって、構成することが出来
る。また、孔の中心を縦列の孔穴の共通軸からずらすこ
とにより、孔によって形成される通路が段状又はヘリカ
ル面を有するような構造体を構成することが出来る。

【０００８】

【実施例】本発明は、一つの可能な実施例のみを示す添
付図面に関して、以下に、詳細に説明する。

【０００９】この浸透性構造体において、複数のシート
２を積み重ねることにより形成される連続的な通路１
は、横列３に並べて配置されている。この横列３に並べ
て配置した通路の間には、その両側部でカバー板５（カ
バー）に接する流動スペース４が形成されている。この
流動スペース４内には、少なくとも二つの横断架橋部分
６が同一面に配置されており、シートの少なくとも半分
における横断架橋部分６は、異なる長さ「Ｂ」を有す
る。

【００１０】この流動スペース４内に横断架橋部分６を
配置することは、単一又は複数の媒体内における熱交換
及び渦流の必要条件に適合するように選択したものであ
る。通路１は、流動スペース４に対して略垂直に伸長
し、直線状に且つ互いに平行に伸長することが出来る。
個々のシート２の穴７（穴の中間点）を通路の軸からず
らすことにより、段状、又はヘリカル状の通路面を形成
することが出来る。又、これらの通路１は、任意の所望
の形態で且つ互いに所望の位置に配置することが出来
る。

【００１１】これら個々の通路１は、その長さに沿って
且つ／又は互いに関して一定、又は可変の断面を備える
ことが出来る（図４及び図５）。横列３の第一の通路１
ａ（図３の穴７ａ）は、横列３を形成し且つ流動スペー
ス４ａにより部分的に囲繞されたその他の通路１よりも
大きい断面を備えることが出来る。

【００１２】流動スペースの幅「Ａ」は、流動方向に一
定とし、又は、流動方向に可変にすることが出来る（図
４）。この流動スペース４は、横断架橋部分６とは別
に、バッフル等（図示せず）のような任意の所望の形状
の妨害物を更に備えることが出来る。

【００１３】縁端における横断架橋部分６ａには、リブ
８（図２）を設けることが出来る。横列３に配置した通
路１は、所望の多数のシート２（図示せず）で形成する
ことの出来るカバー板５の中空スペースを適当な形態に
することにより、互いに接続し且つ／又は隣接する横列
３の通路に接続することが出来る。又、対応する接続部
は、特殊の中間シート又はシート層（図示せず）を介在
させることにより形成することが出来る。このことは、
流動スペース４の場合も同様である。

【００１４】通路１及び流動スペース４は、異なる切断
状態のシート（図４）で構成することが出来る。シート
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの切断線は、無端の形態で形成
することの出来るシート片からの一部を示す、図４に示
してある。これらのカバー板は、通路１用の開口部９又
は集め通路（図示せず）を有し、又、該カバー板には、
該カバー板の全面の摩耗を軽減する取り付けフレーム１
１が設けられる。

【００１５】壁の肉厚「Ｗ」は、通路１及び／又は流動
スペース４の間で変更することが出来る。コーナ部分及
び縁端には、丸味を付すことが出来る。熱伝達を制御し
且つ材料の量を軽減するため、横断架橋部分６、及び横
列３の通路と流動スペース４との間の壁１０には、閉じ
られた立ち入り不能な中空チャンバを設け、又は、一又
は複数の開口部（図示せず）を介して流入又は排出を許
容する中空スペースを設けることが出来る。

【００１６】材料によって、シートは、積層し、その後
に加熱するか、又は、はんだ付け、溶接、接着剤、又は
その間にシールを介在させて機械的手段（例えば、タイ
ロッド）により接続することが出来る。開口部を有する
シート２は、鋳造、のこ引き、フライス加工、旋削、深
絞り、エンボス加工、レーザ切断、プレス加工、又は液
体ジェット切断により形成することが出来る。上述のシ
ートの間に、接続リブのない、実質的に横列の穴のみを
有するシートを介在させることで、流動スペースの幾何
学的断面を略任意の所望の程度まで広くすることが可能
となる。

【００１７】

【発明の効果】上記の流動スペースの幾何学的断面を略
任意の所望の程度まで広くげることのできる上記の特徴
は、これらの流動スペース内を流動する媒体の圧力損失
が小さいことを必要とする適用例において特に有利な点
であり、又は、汚れた媒体流の場合に汚れ分が構造体に
付着するのを防止する点で有利である。これと同時に、
断面積が大きいことは、洗浄のために流動スペースによ
り容易に立ち入ることを保証するものである。

【００１８】本発明の構造体は、熱交換器、凝縮器、部
分凝縮器、冷却器、反応器、及びヒータ用の熱交換器、
特に凝縮ヒータと廃熱ボイラーの製造を可能にする。こ
こにいう凝縮ヒータと廃熱ボイラーは、ガス／ガス、ガ
ス／液体、又は液体／液体システムにおける熱交換用及
び気体状又は液体状燃料を使用するバーナ用のものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】一部切り欠いた等角投影図で示す浸透性構造体
の図である。

【図２】一部切り欠いた等角投影図で示す、図１の変形
例による浸透性構造体の図である。

【図３】浸透性構造体を構成するシートの変形例を示す
図である。

【図４】浸透性構造体を構成するシートの変形例を示す
図である。

【図５】浸透性構造体を構成するシートの変形例を示す
図である。

【符号の説明】

１ 通路 ２ シート ３ 横列通路 ４ 流動スペース ５ カバー板 ６横断架橋部分 ８ リブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ルドルフ・ガンツ ドイツ連邦共和国デー−91207 ラウフ, ヴィーゼンシュトラーセ 15アー (72)発明者 ユルゲン・ハインリッヒ ドイツ連邦共和国デー−95100 ゼルプ, ゲシュヴィスター−ショル−シュトラーセ 37 (72)発明者 オットー・ハインツ ドイツ連邦共和国デー−63263 ノイ−イ ゼンブルク，バーンホフシュトラーセ 66 (72)発明者 リューディガー・ヘルマン ドイツ連邦共和国デー−95213 ミュンヒ ベルク，ゴッテルスドルフ 36 (72)発明者 イェルク・ヘネルラーゲ ドイツ連邦共和国デー−75249 キーゼル ブロン，ヴェルナー−ズィーメンス−シュ トラーセ 19−２ (72)発明者 アクセル・ラインホルト ドイツ連邦共和国デー−95100 ゼルプ, ウンテレ・ベルクシュトラーセ ９ (72)発明者 ハインリッヒ・シェルター ドイツ連邦共和国デー−95100 ゼルプ, フリードリッヒシュトラーセ 23 (72)発明者 マティアス・ズィマール ドイツ連邦共和国デー−95191 ロイポル トスグリューン，フリッツ−ゴスラー−シ ュトラーセ １

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のシートで構成され且つ連続的な通
   路が横列に配置され、該横列の通路の間には流動スペー
   スが形成され、該流動スペースの両側部はカバー板で画
   成された、浸透性構造体において、 前記流動スペース（４）内には少なくとも二つの連続的
   な横断架橋部分（６）が同一の高さに配置され、前記横
   断架橋部分（６）は前記複数のシートの少なくとも半分
   において異なる長さ（Ｂ）を有し、前記通路（１）は前
   記流動スペース（４）に対して略垂直に伸長することを
   特徴とする、浸透性構造体。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の浸透性構造体におい
   て、前記通路（１）が直線状に且つ互いに平行に伸長す
   る、前記浸透性構造体。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の浸透性構造体におい
   て、前記通路（１）が互いに任意の所望の形態及び配置
   状態で伸長する、前記浸透性構造体。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のうちの何れか一項に記
   載の浸透性構造体において、前記個々の通路（１）がそ
   の長さにわたって一定の断面を有する、前記浸透性構造
   体。
5. 【請求項５】 請求項１乃至３のうちの何れか一項に記
   載の浸透性構造体において、前記個々の通路（１）がそ
   の長さにわたって可変の断面を有する、前記浸透性構造
   体。
6. 【請求項６】 請求項１乃至３のうちの何れか一項に
   記載の浸透性構造体において、前記個々の通路（１）の
   断面が通路毎に異なる、前記浸透性構造体。
7. 【請求項７】 請求項１乃至６のうちの何れか一項に記
   載の浸透性構造体において、前記横列（３）の第一の通
   路（１ａ）が該横列（３）を形成するその他の通路
   （１）よりも大きい断面を有し且つ前記流動スペース
   （４ａ）により囲繞されている、前記浸透性構造体。
8. 【請求項８】 請求項１乃至７のうちの何れか一項に記
   載の浸透性構造体において、前記流動スペース（４）が
   一定の幅（Ａ）を有する、前記浸透性構造体。
9. 【請求項９】 請求項１乃至７のうちの何れか一項に記
   載の浸透性構造体において、前記流動スペース（４）の
   幅が流動方向に可変である、前記浸透性構造体。
10. 【請求項１０】 請求項１乃至９のうちの何れか一項に
    記載の浸透性構造体において、前記流動スペース（４）
    が同一高さの二つの横断架橋部分（６）を備えている、
    前記浸透性構造体。
11. 【請求項１１】 請求項１乃至１０のうちの何れか一項
    に記載の浸透性構造体において、前記縁端における前記
    横断架橋部分（６ａ）にはリブ（８）が設けられる、前
    記浸透性構造体。
12. 【請求項１２】 請求項１乃至１１のうちの何れか一項
    に記載の浸透性構造体において、前記通路（１）及び前
    記流動スペース（４）が異なる状態に切断したシート
    （２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）から無端の形態で形成する
    ことの出来る配置パターンで構成される、前記浸透性構
    造体。
13. 【請求項１３】 請求項１２に記載の浸透性構造体にお
    いて、前記流動スペース（４）が、その両側部にてカバ
    ー板（５）に接し、該カバー板（５）が、前記連続的な
    通路（１）に対する開口部（９）を備える、前記浸透性
    構造体。
14. 【請求項１４】 請求項１０に記載の浸透性構造体にお
    いて、前記カバー板（５）には、取り付けられたフレー
    ム（１１）が設けられる、前記浸透性構造体。
15. 【請求項１５】 熱交換器、凝縮器、部分凝縮器、冷却
    器、反応器、又は、ガス／ガス、ガス／液体、液体／液
    体システムにおけるヒータ用の熱交換器又はバーナ用の
    熱交換器を製造するために、請求項１乃至１４のうちの
    何れか一項に記載された構造体のうちの少なくとも一つ
    の構造体を使用する方法。