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技術 熱交換器

出願人 クールテックアプリケーションズ
発明者 ミューラー,クリスチャンドゥピン,ジャン-ルイスハイツラー,ジャン-クラウド
出願日 2004年12月22日 (16年0ヶ月経過) 出願番号 2006-546245
公開日 2007年6月14日 (13年6ヶ月経過) 公開番号 2007-515616
状態 特許登録済
技術分野 その他の冷凍機械
主要キーワード 空気発生器 横方向突出 境界プレート 固定電磁石 出入口孔 非分解状態 混合構成 追加管
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2007年6月14日)のものです。
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図面 (20)

課題・解決手段

本発明は、効率的で単純で信頼できる方法かつ中庸コストで、漏出の危険や接続部品の数を抑えながら熱要素相互間ならびに直列並列の接続あるいは混合構成に応じた外部回路の接続を可能にする熱交換器に関する。該熱交換器(1a)には、入口孔(21)および出口孔(22)が閉鎖プレート(5a)に重ねられる境界プレート(3a)を通じて相互間並びに少なくとも1つの熱流体回路に接続される導管によりそれぞれ貫通される熱量および冷気放散熱要素(2a1,2a2)が含まれるとともに2つの境界回路(4a1,4a2)が定められる。該境界プレート(3a)には、前記熱流体を通じて回収される熱量および冷気が利用されるために設けられる「熱」および「冷」の2つの外部回路に境界回路が接続されるための2つの流入孔(31)および2つの流出孔(32)も含まれる。本発明は冷却、加熱、空調および任意のあらゆる種類の温度調節向けの熱交換器に利用される。

概要

背景

既知の方法では、従来の熱交換器には、類、接続部品類ならびに気密性継手類によって相互にかつ1つあるいは複数の熱流体外部回路に接続される熱要素が含まれる。該接続部品はこれらの取付けおよびメンテナンス操作が容易となるために取り外し可能であるのが好ましい。

この接続技術は長い間利用されてきたが、この技術は多数の部品が必要とされるため、この種の熱交換器の気密性の確保は困難となる。

その一例が、回転永久磁石により生ずる磁場を交互に受けるガドリニウムを基本とした12個の熱要素が含まれる電磁熱交換器が説明される特許公開WO−A−03/050456に図示されている。各熱要素には2つの入口孔および2つの出口孔導管により2つずつ接続されると同時に、回転継手により「熱」および「冷気」の外部回路に接続される最低4つの孔が備えられる。各回転継手には、永久磁石の位置に応じて選択して、導管が「熱」および「冷気」の外部回路に接続される7個の接続部品が含まれる。この熱交換器には、熱要素毎に4個の回転継手が都合48個となる接続部品に、4個の回転継手のそれぞれについて7個の接続部品が加わって28個の接続部品が追加されることから合計76個の接続部品が含まれる。この接続部品数の多さにより熱流体漏出の危険は機械的機構の数の分だけ増加する。さらに、この点により、この熱交換技術の技術上の進展の将来性が極めて制限されると同時に、経済的にも有益性のないもとなる。結局は、機能が不安定なこの種の熱交換器は技術的に実現困難かつ費用のかかるものである。従って、この解決策は満足すべきものではない。

接続に関するもうひとつの技術が米国特許公開US−A−4,644,385およびUS−A−5,509,468に例示されており、これらの特許においては管路電気回路放熱器冷却流体循環路一体化される剛な板により置き換えられるよう考えられている。この種の応用では、放熱器には消散される熱量の吸収用に設けられて、1台の熱交換器と連結される集合プレートに接続される1枚の個別プレート各電気回路に関して含まれる。いずれにしても、様々なプレートと熱交換器との間の連結により、仕切弁が組込まれるかあるいは組込まれないにせよ、剛あるいは柔軟な特定の接続部品が必要となる。

従って、この解決策によって接続部品類ならびにこれに伴う欠点類から解放されることにはなり得ない。さらに、この種の応用では冷却回路が固定されかつ発展的でなく、その目的は単純に熱量の消散であるにすぎない。

概要

本発明は、効率的で単純で信頼できる方法かつ中庸コストで、漏出の危険や接続部品の数を抑えながら熱要素相互間ならびに直列並列の接続あるいは混合構成に応じた外部回路の接続を可能にする熱交換器に関する。該熱交換器(1a)には、入口孔(21)および出口孔(22)が閉鎖プレート(5a)に重ねられる境界プレート(3a)を通じて相互間並びに少なくとも1つの熱流体回路に接続される導管によりそれぞれ貫通される熱量および冷気の放散熱要素(2a1,2a2)が含まれるとともに2つの境界回路(4a1,4a2)が定められる。該境界プレート(3a)には、前記熱流体を通じて回収される熱量および冷気が利用されるために設けられる「熱」および「冷」の2つの外部回路に境界回路が接続されるための2つの流入孔(31)および2つの流出孔(32)も含まれる。本発明は冷却、加熱、空調および任意のあらゆる種類の温度調節向けの熱交換器に利用される。C

目的

本発明は、効率的で、単純な、信頼性のある方法で、かつほどよいコストで、漏出の危険と機械部品数を抑えると同時にメンテナンス操作を容易にしつつ、相互並びに1つあるいは複数の外部回路に熱要素が接続可能となる熱交換器を提案してこれらの欠点が緩和されることを目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
3件

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請求項1

熱量および/または冷気放散するとともに前記熱量および/または前記冷気を回収するために設けられる熱流体受入れ能力のある前記熱要素(2a〜2o)を貫通する少なくとも1本の導管(20)により接続された少なくとも1つの入口孔(21)および少なくとも1つの出口孔(22)がそれぞれ設けられた少なくとも2つの熱要素(2a〜2o)からなる少なくとも1つの群(200a〜200o)が含まれる熱交換器1a〜1oで、前記前記熱交換器(1a〜1o)に前記導管(20)相互間ならびに少なくとも1台の外部回路を前記熱流体によって回収される熱量および/または冷気を利用するために設けられる前記熱交換器(1a〜1o)に接続するために設けられる接続手段(3a〜3o)が含まれるもので、前記接続手段に、前記熱要素(2a〜2o)の入口(21)および出口(22)孔に関して配置されると同時に、直列並列、あるいは混成の接続に応じて前記熱要素(2a〜2o)と前記境界プレート(3a〜3o)との間の前記熱流体の循環を可能にする少なくとも1つの境界回路(4a〜4o)が定められるために設けられる連結孔(30)が設けられた少なくとも1つの管路(34)が含まれる前記熱要素(2a〜2o)に貼付けられる、前記境界回路(4a〜4o)が外部回路に接続されるために設けられた少なくとも1つの流入孔(31)および少なくとも1つの排出孔(32)が含まれる少なくとも1枚の境界プレート(3a〜3o)が含まれることを特徴とする熱交換器1a〜1o

請求項2

前記熱要素(2a〜2o)により熱量と冷気が交互に放散されること、ならびに前記境界プレート(3a〜3o)にそれぞれ少なくとも1つの流入孔(31)、1つの排出孔(32)および複数の連結孔(30)が備えられるとともに、2つの外部回路に接続される別々の2つの境界回路(4a〜4o)が定められるために設けられる少なくとも2つの管路(34)が含まれることを特徴とする請求項1による熱交換器(1a〜1o)

請求項3

それぞれ少なくとも1枚の境界プレート(3k〜3o)ならびに前記境界プレート(3k〜3o)が相互に接続されるために設けられた追加接続手段(300k〜300o)が設けられた熱要素(2k〜2o)の少なくとも2つの群(200k〜200o)ならびに直列、並列、あるいは混成の接続に応じて対応する前記群(200k〜200o)の境界回路が含まれることを特徴とする請求項1による熱交換器(1k〜1o)

請求項4

前記接続手段に、それぞれ少なくとも1つの管路(34)、1つの流入孔(31)、1つの排出孔(32)および熱要素(2c〜2f)の全体装置に接続される複数の連結孔(30)が含まれる、背中合わせに重ねられた少なくとも2枚の境界プレート(3c1,3c2〜3f1,3f2)が含まれることを特徴とする請求項1による熱交換器(1c〜1f)

請求項5

前記境界プレート(3e1,3e2,3f1,3f2)に共通境界回路が定められるために相互に向かい合って配置される貫通孔(50)が含まれることを特徴とする請求項4による熱交換器(1e,1f)

請求項6

前記管路(34)が前記境界プレート(3h)の厚み内に設けられると同時に実施される境界回路(4h)に応じて選択される、栓により閉塞される貫通穴網により少なくとも部分的に形成されることを特徴とする請求項1による熱交換器(1h)

請求項7

前記管路(34)が前記境界プレート(3a〜3g,3j〜3o)の少なくとも1面に設けられる1つ以上の複数の溝により少なくとも形成されることを特徴とする請求項1による熱交換器(1a〜1g,1j〜1o)

請求項8

前記溝が機械加工、彫版あるいは鋳造により製作されることを特徴とする請求項7による熱交換器(1a〜1g,1j〜1o)

請求項9

前記接続手段に、前記管路(34)が形成されるため前記溝側の前記境界プレート(3a〜3g,3j)に重ねられる少なくとも1枚の閉塞プレート(5a〜5g,5j)が含まれることを特徴とする請求項7による熱交換器(1a〜1g,1j〜1o)

請求項10

前記閉塞プレート(4c〜4f)がこれらの各自とともに前記管路(34)を形成するために2枚の境界プレート(3c1,3c2〜3f1,3f2)の間に配置されることを特徴とする請求項5および請求項9による熱交換器(1c〜1f)

請求項11

前記閉塞プレート(5c,5e,5f)に、前記管路(34)内に現れるとともに直列、並列あるいは混成の接続に応じて接続されるために設けられる貫通孔(50)が含まれることを特徴とする請求項10による熱交換器(1c,1e,1f)

請求項12

前記閉塞プレート(5f)に前記境界回路の接続形態が変更されるよう少なくとも2位置の間に移動切換え装置(6)が含まれることを特徴とする請求項11による熱交換器(1f)

請求項13

前記切換え装置(6)が少なくとも1つのスライダー、1つの中子、1つのすべり弁が含まれる群の中で選択されることならびに自動制御手段により指令を受けることを特徴とする請求項12による熱交換器(1f)

請求項14

前記接続手段に少なくとも熱要素(2a〜2o)および前記境界プレート(3a〜3o)間に配置される気密性手段が含まれることを特徴とする請求項1による熱交換器(1a〜1o)

請求項15

前記気密性手段が被覆、あるいはテフロン登録商標)箔、液体継手が含まれる群の中で選択されることを特徴とする請求項14による熱交換器(1a〜1o)

請求項16

前記接続手段が断熱材料で少なくとも部分的に製作されることを特徴とする請求項1による熱交換器(1a〜1o)

技術分野

0001

本発明は熱量および/または冷気の少なくとも2つの熱放散要素に関する少なくとも1つの群が含まれるとともに、それぞれが熱量および/または冷気が回収されるために設けられる熱流体受入れられる能力のある熱要素を貫通する少なくとも1本の導管により接続される少なくとも1つの入口孔並びに少なくとも1つの出口孔が備えられる熱交換器に関するもので、該熱交換器には、これらの導管間ならびに前記熱流体により回収される熱量および/または冷気が利用されるために設けられる熱交換器のある少なくとも1つの外部回路の接続のために設けられる接続手段が含まれる。

背景技術

0002

既知の方法では、従来の熱交換器には、類、接続部品類ならびに気密性継手類によって相互にかつ1つあるいは複数の熱流体の外部回路に接続される熱要素が含まれる。該接続部品はこれらの取付けおよびメンテナンス操作が容易となるために取り外し可能であるのが好ましい。

0003

この接続技術は長い間利用されてきたが、この技術は多数の部品が必要とされるため、この種の熱交換器の気密性の確保は困難となる。

0004

その一例が、回転永久磁石により生ずる磁場を交互に受けるガドリニウムを基本とした12個の熱要素が含まれる電磁熱交換器が説明される特許公開WO−A−03/050456に図示されている。各熱要素には2つの入口孔および2つの出口孔が導管により2つずつ接続されると同時に、回転継手により「熱」および「冷気」の外部回路に接続される最低4つの孔が備えられる。各回転継手には、永久磁石の位置に応じて選択して、導管が「熱」および「冷気」の外部回路に接続される7個の接続部品が含まれる。この熱交換器には、熱要素毎に4個の回転継手が都合48個となる接続部品に、4個の回転継手のそれぞれについて7個の接続部品が加わって28個の接続部品が追加されることから合計76個の接続部品が含まれる。この接続部品数の多さにより熱流体漏出の危険は機械的機構の数の分だけ増加する。さらに、この点により、この熱交換技術の技術上の進展の将来性が極めて制限されると同時に、経済的にも有益性のないもとなる。結局は、機能が不安定なこの種の熱交換器は技術的に実現困難かつ費用のかかるものである。従って、この解決策は満足すべきものではない。

0005

接続に関するもうひとつの技術が米国特許公開US−A−4,644,385およびUS−A−5,509,468に例示されており、これらの特許においては管路電気回路放熱器冷却流体循環路一体化される剛な板により置き換えられるよう考えられている。この種の応用では、放熱器には消散される熱量の吸収用に設けられて、1台の熱交換器と連結される集合プレートに接続される1枚の個別プレート各電気回路に関して含まれる。いずれにしても、様々なプレートと熱交換器との間の連結により、仕切弁が組込まれるかあるいは組込まれないにせよ、剛あるいは柔軟な特定の接続部品が必要となる。

0006

従って、この解決策によって接続部品類ならびにこれに伴う欠点類から解放されることにはなり得ない。さらに、この種の応用では冷却回路が固定されかつ発展的でなく、その目的は単純に熱量の消散であるにすぎない。

0007

本発明は、効率的で、単純な、信頼性のある方法で、かつほどよいコストで、漏出の危険と機械部品数を抑えると同時にメンテナンス操作を容易にしつつ、相互並びに1つあるいは複数の外部回路に熱要素が接続可能となる熱交換器を提案してこれらの欠点が緩和されることを目的とする。本発明により、直列並列あるいは混成の構成に応じた熱要素数の接続が可能となる複数の熱要素群、多数の熱要素群ならびに変更が容易に可能な接続構成によって、多数の熱要素の利用が許される熱交換器が提案される。

0008

この目的で、本発明は、接続手段類に熱要素に貼付けられる少なくとも1枚の境界プレートが含まれ、熱要素の出入口孔について配されるとともに直列、並列あるいは混成の接続に応じて前記熱要素類と該境界プレートの間で熱流体の循環が許される少なくとも1つの境界回路が定められるために設けられる連結孔が備えられた少なくとも1本の管路が含まれて、該プレートには該境界回路が該外部回路に接続されるために設けられる少なくとも1つの流入孔ならびに少なくとも1つの排出孔が同様に備えられることを特徴とした序文で指摘された類の熱交換器に関する。

0009

本発明の好ましい形態では、熱要素が熱および冷気を交互に放散すると同時に境界プレートには、少なくとも1つの流入孔、排出孔および連結孔がそれぞれ備えられると同時に、2つの外部回路に接続される別の2つの境界回路が定められるために設けられる少なくとも2本の管路が含まれる。

0010

有利な方法では、熱交換器には、少なくとも1枚の境界プレートおよび境界プレート相互間の接続のために設けられる追加接続手段がそれぞれ備えられる少なくとも2つの熱要素群、ならびに直列、並列、あるいは混成の接続に応じて対応する前記群の複数境界回路が含まれる。

0011

ある変型実施例によると、接続手段には、少なくとも1つの管路、1つの流入孔、1つの排出孔および熱要素一式に接続される連結孔が含まれた少なくとも2枚の背中合わせに重ねられた境界プレートが含まれる。これらのプレートには、共通の境界回路が定められるために相互に向かい合って配置される貫通孔が含まれ得る。

0012

管路は、境界プレートの厚さ内に設けられると同時に、実施される境界回路に応じて栓により選択的に塞がれることの可能な貫通孔網により少なくとも部分的に形成可能である。

0013

管路は、また少なくとも1部が境界プレートの少なくとも1面上に設けられると同時に機械加工、彫版、あるいは鋳造により製作される1つあるいは複数の溝により形成可能である。この場合には、接続手段には、管路の形成のために溝側の境界プレートに重ねられる少なくとも1枚の閉塞プレートが含まれるのが有利である。

0014

閉塞プレートは2枚の境界プレート間に配置されるとともに、これらの各自とともに1本の管路が形成されるために設置可能である。この閉塞プレートには、前記管路中に現れる貫通孔が含まれると同時に直列、並列、あるいは混成の接続に応じてこれらが接続されるために設置可能である。

0015

接続手段は、断熱材で製作されるとともに少なくとも熱要素と境界プレートとの間に配置される被覆材あるいはテフロン登録商標)箔、液体継手あるいは類似のものであり得る気密性確保手段を含めるのが好ましい。ある好ましい実施形態によると、閉塞プレートには、前記境界回路の接続形態が変更されるための少なくとも2つの位置間に移動切換え装置が含まれる。この切換え装置は少なくともスライダー中子すべり弁が含まれる群の中で選択が可能であるとともに自動制御手段による指令も可能である。

0016

本発明ならびにこれらの利点は、非限定的な例として与えられる付録の図を参照した幾例かの実施形態に関する次の説明の中でより明らかになろう。

0017

図類を参照すると、知られているように、熱交換器1a〜1oには、固定手段(図示されず)により固定される恒久的なあるいは取り外し可能な支持材、例えば、接着溶接ビス留め、嵌合、現物型取りのようなものにより支えられる熱量および/または冷気を放散する複数の熱要素2a〜2oの群200a〜200oが含まれる

0018

図示された例類の中では、熱要素2a〜2oは磁気熱の型のものである。当然ながら全く別の応用原理により全く別の型であって機能することも可能である。各熱要素2a〜2oには例えばガドリニウム(Gd)あるいは全く別の同等材料のような磁気熱材料が含まれる。このように、熱要素2a〜2oは磁場の存在を受ける時加熱されるとともに、磁場が消える時には当初の温度未満まで冷却される。例として挙げられた熱交換器1a〜1oの作用の原理は、従って、磁場の存在と不在を熱要素2a〜2oに交互に受けさせるとともに、循環する熱流体によって各熱要素2a〜2oにより連続的に発散される熱量および/または冷気を回収することからなる。この手法に関しては、磁場は熱要素に関して移動可能なようにおよび/または変動可能なように用意されるとともに、入口21および出口22の孔が接続手段3a〜3oにより熱流体が循環状態におかれると同時に熱量および/または冷気が雰囲気の加熱、冷却、空調、および/または緩和用の設備で利用される1つあるいは複数の外部回路(図示されず)に接続される少なくとも1本の導管20が各熱要素2a〜2oを貫通する。

0019

各群200a〜200oの中に準備される熱要素2a〜2oの数はニーズと所望の作用の種類に応じて対応が可能である。

0020

示された例の中では、熱要素2a〜2oを貫通する導管20はU字形状をなしている。全く別の形状で対応が可能であることも当然である。図には示されない変型実施例によると、導管20には、例えば、トローチの形で磁気熱材料の受入が可能な内部空間が含まれ得る。

0021

磁場は、例えば、永久磁石により、あるいは、熱要素2a〜2oが重なり合わせられると同時に熱要素2a〜2oが二重に刺激されるために5点型に配置される磁気組立製品(図示されず)により作られる。磁場はまた交互にかつ同時にすべての熱要素2a〜2oが刺激される隣接する永久磁石(図示されず)により作られることも可能である。

0022

永久磁石は熱要素2a〜2oに関してこれらを移動させる移動手段(図示されず)に固定されるかあるいは連結される。これらの移動手段は逐次あるいは連続的に交替可能であるとともに、平行移動状態あるいは例えばらせん運動、円状平行移動、正弦平行移動あるいはその他のあらゆる適用軌道に従う平行移動といった運動および軌道のあらゆる組合せ状態の回転により回転する永久磁石の移動を生じさせることが可能である。移動手段には例えば、原動機ジャッキバネ機構空気発生器電磁石水素発生器、あるいはその他同等の手段が含まれる。永久磁石はまたすべての熱要素を同一系統で作用させるために並列にすることも可能である。

0023

本発明によると、熱交換器2a〜2oの接続手段には1本あるいは複数の管路34が設けられる少なくとも1枚の境界プレート3a〜3oが含まれる。これらの管路34には、様々な熱要素2a〜2oの導管20が連絡されるとともに熱要素2a〜2o間で熱流体の循環が許される1つあるいは複数の境界回路4a〜4oが定められるために入口21および出口22孔に直接、接続される連結孔30が含まれる。この境界プレート3a〜3oには、また1つあるいは複数の境界回路4a〜4oが1つあるいは複数の外部回路、例えば「熱」外部回路および「冷」外部回路に接続されるために充てられる1つあるいは複数の流入孔31および排出孔32が設けられる。

0024

図1から図8に示される例によると、熱交換器1a〜1jには、図9から図11を参照すると、熱交換器1k〜1oには、熱要素1k〜1oの複数の群200k〜200oがそれぞれ含まれるのに対して、熱要素1a〜1jの単一群200a〜200jがそれぞれ含まれる。これらの様々な例は本発明に関して考えられる組合せの複数の可能性が示されることを目的としている。

0025

図1A図1Jを参照した第1実施形態によると、熱交換器1aには直線の枠組が形成される境界プレート3aに交互に組立てられる6つの熱要素2a1、2a2の2列の群200aが含まれる。

0026

熱要素2a1、2a2は磁場の存在と不在を同時に受けるともに、別々の2つの境界回路4a1、4a2が定められるように境界プレート3aに接続される。この熱交換器laにより、第1境界回路4a1によって最初の熱要素2a1群全体を通じて放散される熱ならびに第2境界回路4a2によって第2の熱要素2a2群全体を通じて放散される冷気が、さらにこれらの逆の場合も、同時に回収可能となる。

0027

境界プレート3aは、例えば、複合材料合成材料あるいはその他の同等材料のような断熱かつ機械的剛性のある材料で製作可能である。これはまた金属合金磁器のような熱伝導材料でも製作可能であると同時に、例えば取付け被覆によって外部仕切壁に関して断熱され得る。この境界プレート3aには、従来の接続手段(図示されず)により外部「熱」回路および外部「冷」回路からなる2つの外部回路(図示されず)に接続される2つの流入孔31ならびに2つの排出孔32からなる4つの孔が含まれる。

0028

外部回路を別の回路に交互に転換する切換え手段(図示されず)の挿入が可能である。切換え手段により各境界回路4a1、4a2の外部「熱」回路へ、次いで外部「冷」回路への交互接続が可能となる。これらには、例えば、仕切弁類、電動式空圧式油圧式あるいはその他の対応手段の指令によるすべり弁が含まれる。外部回路には、例えばポンプあるいはその他の同等手段といった熱流体の自由あるいは強制の循環手段(図示されず)が含まれる。各外部「熱」および「冷」回路には、さらに、1台あるいは複数台の熱および冷気の熱交換器あるいはこれらの熱量ならびにこれらの冷気の伝搬と利用が可能となるその他の同等手段がそれぞれ備えられる。用途によっては、外部回路には熱流体の循環方向の転換手段が含まれる。

0029

境界プレート3aは熱要素2aに貼付けるためかつ機械接続部品の介在なしの単純な接触により接続が確保されるために設けられる。この目的で、これには、各熱要素2a1、2a2の入口21および出口22孔に関して、熱要素2a1、2a2に対向する境界プレート3a面上に設けられる溝により2つずつ接続される連結孔30が含まれる。境界プレート3aは管路34を形成するために溝の横の閉塞プレート5aに重ねられる。境界プレート3a、閉塞プレート5aならびに熱要素2a1、2a2は、例えばテフロン(登録商標)箔、液体継手、特定の被覆材といった気密確保手段(図示されず)により組立てられる。これらの気密手段には、これらが境界プレート3aと熱要素2a1、2a2の間に設けられる時の連結孔30に関する熱流体の通行孔類が含まれる。

0030

溝は、各全体装置の第1熱要素2a1、2a2の入口孔21を流入孔31にならびに各全体装置の最終熱要素2a1、2a2の出口孔22を排出孔32に接続するように配置される。既に連結された入口21および出口22の孔を除いて、溝により、各全体装置について熱要素2a1、2a2の出口孔22が次の熱要素2a1、2a2の入口孔21に接続される。同一全体装置の熱要素類2a1および2a2は、このようにそれぞれ直列に接続される。境界回路4aのすべての交叉が避けられるように、溝は入り組んだ半銃眼模様の軌道をたどる。これらの溝は、例えば、機械加工、彫版、あるいは鋳造により製作可能である。

0031

このように示された境界プレート3aは特に熱交換器1aの熱的能力向上のためさらに多くなる数の熱要素2aに容易に対応可能である。

0032

熱交換器1aの作用は切換え手段が転換される段階と磁場が変更される段階の2つの段階に分解可能である。こうして、各変化段階において、前もって磁場を受けた熱要素2a1の第1全体装置が磁場の不在を受けるとともに、熱要素2a2の第2全体装置についてはこの逆となる。さらに、前もって外部「熱」回路に接続された第1境界回路4a1が外部「冷」回路に接続されるとともに、第2境界回路4a2についてはこの逆となる。

0033

作用の第1段階では、磁場を受ける第1全体装置の熱要素2a1は、加熱されると同時に第1境界回路4a1にある熱流体を加熱する。平行して、もはや磁場を受けない第2全体要素の熱要素2a2が、これらの当初の温度未満の温度に達するために冷却されると同時に、第2境界回路4a2にある熱流体を冷却する。

0034

この直列構成では、各熱流体は流入孔31の1つを通じて境界プレート3aに入る。第1境界回路4a1の熱流体が第1熱要素2a1を通じて磁場を受ける第1全体装置の温度+t1まで加熱される。この熱流体は管路34を通って、次に+t1を越える温度+t2までこれを加熱する第2熱要素2a1に向けて、引き続き最後の熱要素2a1まで誘導される。次に、加熱された熱流体は排出孔32を通って境界プレート3aから出るとともに、熱量が排出される外部「熱」回路の方に誘導され、回収されるとともに、例えば、1台以上の熱交換器によって利用される。

0035

同時に、第2境界回路4a2の熱流体は磁場を受けない第2全体装置の第1熱要素2a2により温度−t1まで冷却される。この熱流体は、次に、これを−t1未満の温度−t2まで冷却する第2熱要素2a2に向けて管路34を通ってそして引き続き最後の熱要素2a2まで誘導される。次に、冷却された熱流体は別の排出孔32を通って境界プレート3aから出ると同時に、冷気が排出され回収されるとともに例えば1台以上の冷気交換器によって利用される外部「冷」回路の方に誘導される。

0036

第2段階はほぼ第1段階に類似していて、「加熱する」熱要素2a1が「冷却する」ようになるとともに、「冷却する」熱要素2a2が「加熱する」ようになる。作用は第1段階および第2段階の交互に続行可能である。

0037

この第1実施形態の熱交換器1aは、類似あるいは非類似の別の熱交換器1aに直列に、並列にあるいは直列/並列の混成で接続可能である。この接続は、樋により、あるいは各熱交換器1aの境界プレート3aが往来状態にされる連結の境界プレート(図示されず)によって、あるいはまた2枚の境界プレート3aおよび連結プレート置換される1枚の多重の境界プレートによって、従来の方法で実施可能である。

発明を実施するための最良の形態

0038

図2A図2Dを参照すると同時に本発明の好ましい実施例によると、前出のものとほぼ類似した熱交換器1bは、その円形構成により区別され、線形構成の場合の直線かつ交互の運動に代わって、円形かつ連続した運動により磁気手段の活性化を可能にする。これには、1つの環が形成されるとともに2つの流入孔31ならびに2つの排出孔32からなる4つの孔が設けられた境界プレート3bにより支えられる円状扇形の形態が呈される12個の熱要素2b1、2b2からなる群200bが含まれる。連結孔30ならびに境界プレート3b中に設置される管路34はほぼ前出のものとほぼ類似している。境界プレート3bは境界プレート3bの流入孔31および排出孔32に関して設けられる貫通孔40が含まれる閉塞プレート5bに連結される。熱要素2b1、2b2および境界プレート3bにより2つの境界回路4b1、4b2が定められる。この熱交換器の作用は前出のものとほぼ類似している。この第2実施形態の熱交換器1bもまた直列に、並列にあるいは直列/並列の混成で、類似あるいは非類似の別の熱交換器に接続可能である。

0039

図3Aから図3Eにより図示される第3実施例によると、熱交換器1cには、重ねられかつ組み合わされた図1Aから図1Jのものとほぼ類似した2台の熱交換器から構成される群200cが含まれる。この熱交換器1cには、それ故2列が第1境界プレート3c1により支えられると同時に、他の2列が第1プレート3c1と重なる第2境界プレート3c2により支えられる6つの熱要素2c1、2c2からなる4つの列が含まれる。各境界プレート3c1、3c2は境界プレート3aと類似している。これらのプレートには2つの流入孔31ならびに2つの排出孔32からなる4つの孔連結孔30および同一方法で構成される管路34が含まれる。境界プレート3c1、3c2は、これらの境界回路(図示されず)が並列に接続されるための2枚の境界プレート3c1、3c2の流入31および排出32の孔に関して設けられる貫通孔50が含まれる閉塞プレート5cにより分離される。境界プレート3c1、3c2および閉塞プレート5cは、例えば、接着、溶接、ネジ止め、嵌合、現物型取り鋳造といった恒久的あるいは非恒久的な固定手段により組立てられる。この熱交換器1cの作用は図1Aから図1Jのものとほぼ類似のものである。境界プレート3c1、3c2は、片方により、例えば直列に支えられる熱要素2c1、2c2が接続され、他方により、後に説明するように、並列に支えられる熱要素2c1、2c2が接続されるといったように区別して製作可能である。説明された例では、2枚の境界プレート3c1、3c2の流入孔31および排出孔32は、重ねられるとともに閉塞プレート5の貫通孔50により並列に接続され次いで外部回路に接続される。

0040

図示されていない第1変型実施例によると、例えば、閉塞プレート5cに、
・第1境界プレート3c1の流入孔に接続される流入孔、
・この第1境界プレート3c1の排出孔が第2境界プレート3c2の流入孔に接続される管路、
・第2境界プレート3c2の排出孔に接続される排出孔、溝によりあるいは孔により形成可能な管路
が含まれることが見越されて境界プレート3c1、3c2の直列接続が可能である。

0041

図4Aに示される第2変型実施例によると、接続手段だけが示されている熱交換器1dに、これらの間の熱流体の通行がすべて禁じられる閉塞プレート5dにより分離される境界プレート3d1、3d2が含まれる。

0042

図4Bにより示される第3変型実施例によると、接続手段だけが示された熱交換器1eに、共通の境界回路が定められるためにこれらの間の熱流体の通行が許される貫通孔50が設けられる閉塞プレート5eにより分離される境界プレート3e1、3e2が含まれる。

0043

図示されていない第4変型実施例によると、熱交換器に閉塞プレート無しで重ねられる境界プレートが含まれる。この場合には、これらの境界プレートの管路には熱流体が相互に通行可能になるとともに共通の境界回路が定められる1つ以上の貫通孔20が含まれ得る。

0044

図示されていない第5実施例によると、熱交換器に管路に貫通孔が含まれない境界プレートが含まれて、これらの境界回路は独立している。

0045

図4Cおよび図4Dには、閉塞プレート5fに開放位置(図4C参照)と閉鎖位置(図4D参照)間に移動可能な切換え装置6が含まれる第6変型実施例が示される。開放位置では、切換え装置6により別の境界プレート3f2まで境界プレート3f1の閉塞プレート5fの一部内で熱流体の通行が許されるとともに境界回路の一部が定められる。閉鎖位置(図4D参照)では、切換え装置6により閉塞プレート5fの一部を貫通する熱流体の通行が禁じられる。この例では、切換え装置6は円形溝60が備えられた円形の中子である。開放位置では、円形溝60は閉塞プレート5fの貫通孔50と直線に並ぶと同時にこれらが往来状態となる。閉鎖位置では、円形溝60がずれると同時にこれらの往来が禁じられる。

0046

その他の図示されない実施形態によると、切換え装置6は、スライダーあるいは平行運動および/または回転運動の移動が、例えば永久磁石の駆動手段によって連結された自動制御手段により指令を受けることが可能なすべり弁であり得る。また、より多くの位置間で移動可能な切換え装置6が備えられることも可能である。切換え装置6は、その位置に応じて、その設計および貫通孔の設計により、直列、並列、あるいは直列/並列混成の境界プレート3f1、3f2の境界回路の接続の実施が可能となる。

0047

図5Aおよび図5Bにより図示される第4実施形態によると、熱交換器1gには直線の枠組が形成される境界プレート3gにより支えられる4つの境界要素2g1、2g2の2列の群200gが含まれる。境界プレート3gには並列に接続するよう設けられる2つの管路34、すなわち、
・第1流入孔31を伴う第1全体装置の熱要素2g1のすべての入口孔21、
・第1排出孔32を伴う第1全体装置の熱要素2g1のすべての出口孔22、
ならびに、同様に、
・それぞれ第2流入孔31および排出孔32を伴う第2全体装置2の熱要素2g2のすべての入口21および出口22孔
が含まれる。この構成によりそれぞれ並列に接続される境界要素2g1、2g2のそれぞれの中でこのように2つの境界回路4g1および4g2の定義が可能となる。前出の例類でのように、境界プレート3gの流入孔31および排出孔32は外部回路に接続される。

0048

この熱交換器1gの作用は次の2段階に分解可能である。すなわち、
・磁場を受ける第1全体装置の熱要素2g1が加熱されるとともに第1境界回路4g1にある熱流体を同時に加熱し、そして、この段階で、同時に、もはや磁場を受けない第2全体装置の熱要素2g2が同時に冷却されるとともに、第2境界回路4g2中にある熱流体を同時に冷却する第1段階、ならびに、
・もはや磁場を受けない第1全体装置の熱要素2g1が加熱されと同時に、磁場を受ける第2全体装置の熱要素2g2が加熱される状態が第1段階と逆となる第2段階。
ある段階から別の段階への移行は切換え手段および磁場の移動により得られる。

0049

並列構成では、熱流体は2つの流入孔31を経由して同時に境界プレート3gに入る。第1境界回路4g1の熱流体は、磁場を受ける第1全体装置の熱要素2g1の全体装置により温度+tまで同時に加熱される。次に、熱量が排出され回収されるとともに、例えば1台以上の複数の熱交換器によって利用される外部「熱」回路に向けて、該熱流体が第1排出孔32を通って境界プレート3gの外部の方に誘導される。同時に、第2回路4g2の熱流体は、磁場を受けない第2全体装置の熱要素2g2の全体装置を通じて温度−tまで同時に冷却される。次に、該熱流体は、例えば、1台以上の複数の冷気交換器によって冷気が排出される外部「冷」回路に向けて第2排出孔32を通って境界プレート3gの外部の方に誘導される。

0050

図6Aおよび図6Bを参照した第5実施形態によると、前出のものとほぼ類似の熱交換器1hは、境界プレート3hの厚み内に設けられる貫通孔網により形成されるこれらの管路34により区別される。例えば鋳造、機械加工、あるいはその他の対応技術により製作されるこれらの貫通穴には、境界回路4h1、4h2が形成されるためにこれらが選択されて閉塞が可能となる栓(図示されず)が設けられる。選択された構成によると、これらの貫通孔は境界プレート3h内の同一の高さにあるいは交叉の回避が可能となる様々な高さに設置可能である。この解決策により閉塞プレートが必要とされない利点が示されている。この熱交換器1hの作用はほぼ前出のものと類似であり、各全体装置の熱要素2h1、2h2は2つの境界回路4h1、4h2が定められるために並列に接続される。

0051

図7Aおよび図7Bを参照した第6実施形態例によると、図5Aおよび図5Bのものとほぼ類似の熱交換器1iは、これら熱要素2iのそれぞれが2本の導管により貫通されるとともに、従って、2つの入口孔21および2つの出口孔22からなる4つの孔が含まれるという事実により区別される。境界プレート3iの管路34によりすべての熱要素2iは第1境界回路4i1にそしてこれらの同じ熱要素2iが第2境界回路4i2に同時に接続されて、これらの境界回路4i1および4i2は独立している。この熱交換器1iの作用は図7Bにより図式的な方法で示されかつ重ねられる2つの段階に分解可能である。すなわち、
・すべての熱要素2iが磁場を受け加熱されるとともに第1境界回路4i1中にある熱流体を加熱する第1段階、ならびに、
・すべての熱要素2iがもはや磁場を受けず冷却されるとともに第2境界回路4i2中にある熱流体を冷却する第2段階
である。ある段階から別の段階への移行は、例えば、熱要素2iに関して用意される固定電磁石交流電源の供給により得られる。この熱交換器1iは連結の境界プレートのバイアスあるいはその他の対応手段により類似あるいは非類似の別の熱交換器1iと組合せることが当然可能である。

0052

図8Aには前出とほぼ類似の熱交換器1jが図示される。境界プレート3jにより支えられる熱要素2j1および2j2は直列に接続される2本の導管により貫通される。この熱交換器1jの作用は、図1Aから図1Jの熱交換器1aの2つの段階とほぼ類似した図8Aおよび図8Bにより別々に示される2つの段階に分解可能である。この構成は熱要素2j1、2j2の導管20および管路34はこれらにより4つの境界回路4j1、4j2、4j3、4j4が定められるので特別である。実際、この熱交換器1jにより、熱要素1jが交互に外部「熱」および「冷」回路に接続されるために必要な切換え手段から開放されることが可能となる。この熱交換器1jは連結の境界プレートのバイアスあるいはその他の対応手段により類似あるいは非類似の別の熱交換器1jと組合せることが当然可能である。

0053

図9から図11を参照すると、熱交換器1k〜1oには、熱要素2k〜2oの複数の群200k〜200oおよびこれらを連絡させる追加接続手段300k〜300oが含まれる。これらの例では、追加接続手段は境界プレート3k〜3oに連結されるとともに、群200k〜200oのそれぞれの管路34(これらの図上に図示されず)が接続される1つ以上の追加管路340が含まれる。

0054

図9Aおよび図9Bにより図示される例では、熱交換器1kには、それぞれに図2Aから図2Cとほぼ類似の境界プレート3k、3k’が設置される熱要素2k、2k’の2つの群200k、200k’が含まれる。境界プレート3k、3k’には、追加管路340が含まれるとともに、追加接続手段が定められる横方向に延びる横方向突出部300k、300k’が含まれる。各横方向突出部300k、300k’の追加管路340には、2本の導管341、342ならびに外部回路に向かうあるいは別の境界プレートに向かう2つの接続孔343が含まれる。群200k、200k’は導管341、342がいずれも突出部に配置されるように重ねられる。導管341、342は、このように直列の、並列の、あるいは直列/並列混成組合せによる各群200k、200k’の境界回路が接続される追加接続回路が定められるために設置される。

0055

図10により示された熱交換器1lは前出とほぼ類似の方法で構成される。これには熱要素21、21’、21”の4つの群200l、200l’、200l”(そのうちの3つだけが示されている)が含まれ、群2001、2001’、200l”の、2つずつ並んでかつ積み上げられる配置が可能となる2組の境界プレート31、31’により支えられる。各組の境界プレート31、31’には、導管341、342が設置される横方向突出部3001、3001’および直列の、並列の、あるいは直列/並列の混成組合せによる群2001、2001’、2001”の境界回路が接続される追加接続回路が定められるために設置される接続孔(図示されず)が含まれ、熱要素の複数の群が可能となる三重あるいはその他の境界プレートの設置が可能であることは当然である。

0056

図11Aから図11Cにより示される熱交換器1m〜1oは図3Aから図3Eのものとほぼ類似の方法で構成される。

0057

図11Aの熱交換器1mには、境界プレート3m、3m’、3m”により重ねられる熱要素2m、2m’、2m”の200m、200m’、200m”の3つの群が含まれる。境界プレート3m、3m’、3m”のうちの2つには、導管341、342が設けられる2つの横方向突出部300m、300m’ならびに直列の、並列の、あるいは直列/並列の組合せによる異なる群の境界回路が接続される追加接続回路が定められるための接続孔343が含まれる。

0058

図11Bの熱交換器1nには、群200n、200n’が横に一線上に並べられることが可能となる唯一の境界プレート3nにより支えられる熱要素2n、2n’の2つの群200n、200n’が含まれる。この境界プレート3nには、直列に、並列に、あるいは直列/並列の組合せにより群200n、200n’の境界回路の接続が可能となる追加管路(図示されず)が含まれる。このプレートには、外部回路あるいはその他の境界プレートへの接続が可能となる多くの接続孔343が含まれる。

0059

図11Cの熱交換器1oは、熱要素2o、2o’、2o”の3つの群200o、200o’、200o”が横に並べられた配置で組合せられる重複、ならびに、2枚のプレート3o、3o’による追加回路を通じたこれらの連結が可能となる前出の2例の組合せである。

0060

これらの最後の実施形態類により、さらに大きな熱性能あるいはさらに強烈な熱が獲得されるため本発明による熱交換器の構成および機能の自由なユニット化が可能となる。

0061

これらの例では、磁場類は永久磁石、移動式の磁気組立製品あるいは交流電流が供給される固定電磁石により作られる。これらは当然その他の同等手段により作られることも可能である。

0062

これらの説明により、本発明による熱交換器1a〜1oは設定された目標応えることが可能であることが証明される。これにより、とりわけ、管路34を溝および/または穴の形で統合する境界プレート3a〜3oおよび連結孔30および貫通孔40、50の形での接続部品類を通じて、従来の樋類および接続部品類に代わって、多数の熱要素2a〜2oが信頼できかつ単純な方法で接続可能となる。この境界面により、同一200a〜200o群、および/または別々の複数の群200a〜200oおよび/または直列、並列、あるいは混成の複数の熱交換器1a〜1oの熱要素2a〜2oの接続が同時に可能となるとともに、こうして実際に実現がさらに不可能な難しい構成の獲得が可能となる。これらにより、利用の信頼性の向上、漏出の抑制、かつ熱交換器1a〜1oの製作およびメンテナンスのコストの削減が図られて相当数の機械部品数削減が可能となる。

0063

この型の熱交換器1a〜1oは冷却、加熱、空調、温度緩和の産業上あるいは家庭用のあらゆる用途向けに利用可能である。

0064

本発明は説明された実施例に限定されないが、付録の請求項に定められる保護の範囲にある限り専門家にとって明らかなあらゆる修正および変型まで拡張される。

図面の簡単な説明

0065

本発明による熱交換器の第1実施形態の上面図である。
本発明による熱交換器の第1実施形態の側面図である。
本発明による熱交換器の第1実施形態の上部透視図である。
は熱および冷気の熱回路が図式化された図1Cの類似図である。
図1Dの熱交換器の単一境界プレートの線AAに応じた断面図である。
図1Dの熱交換器の単一境界プレートの線BBに応じた断面図である。
熱回路が図式化された前出図面類の熱交換器の断面図である。
冷気回路が図式化された前出図面類の熱交換器の断面図である。
前出図面類の熱交換器の上部の分解透視図である。
前出図面類の熱交換器の下部の分解透視図である。
本発明による熱交換器の第2実施形態の上部に関する分解透視図である。
本発明による熱交換器の第2実施形態の下部に関する分解透視図である。
図2Aの熱交換器の図1D類似の図である。
本発明による熱交換器の第2実施形態の側面に関する分解透視図である。
本発明による熱交換器の第3実施形態の上面図である。
本発明による熱交換器の第3実施形態の側面図である。
図3A図3Bの熱交換器の接続手段を形成するための境界プレートと閉塞プレートの重なりによる組立状態の図である。
図3Aから図3Cまでの熱交換器の上部の分解透視図である。
図3Aから図3Cまでの熱交換器の下部の分解透視図である。
本発明による熱交換器の接続手段に関する幾例かに関する実施形態の断面側面図である。
本発明による熱交換器の接続手段に関する幾例かに関する実施形態の断面側面図である。
本発明による熱交換器の接続手段に関する幾例かに関する実施形態の断面側面図である。
本発明による熱交換器の接続手段に関する幾例かに関する実施形態の断面側面図である。
本発明による熱交換器のその他の実施形態に関する上面図である。
熱および冷気の熱回路が図式化された図5Aと類似の図である。
本発明による熱交換器のその他の実施形態に関する上面図である。
熱および冷気の熱回路が図式化された図6Aと類似の図である。
本発明による熱交換器のその他の実施形態に関する上面図である。
熱および冷気の熱回路が図式化された図7Aと類似の図である。
熱回路の一部が図式化されたそれぞれに関する本発明による熱交換器のもうひとつの実施形態の上面図である。
冷気回路の一部が図式化されたそれぞれに関する本発明による熱交換器のもうひとつの実施形態の上面図である。
本発明による別の熱交換器の実施形態の部分分解状態の全体透視図である。
本発明による別の熱交換器の実施形態の非分解状態の全体透視図である。
本発明による別の熱交換器の実施形態の透視図である。
本発明による別の熱交換器の実施形態の透視図である。
本発明による別の熱交換器の実施形態の透視図である。
本発明による別の熱交換器の実施形態の透視図である。

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