JPS58500080A - 変形抵抗性均一ひだを有する熱交換器板 - 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】 本発明はガスタービン復熱室又は他の型式の１次表面熱交換器に使用するための 低コスト、変形抵抗性の熱伝達板に関する。本発明は又延性金属シートから効率 的且つ容易に熱伝達板を形成するための金属加工方法及び特に１次表面熱交換器 の熱伝達板として使うために設計された均一ひだの波状パターンを金属シートに 形成するための装置に関する。

背景技術 エネルギー　コストの上昇は、殆どあらゆる型式の燃料消費エンジン、原動装置 又は工業プロセスが有用な仕事に変換可能な回収可能な熱のいくらかを放出して いるので、低コストでしかも有効な熱交換器に対する要求を有意に増している。

しかし、そのような熱交換器のコストは過去にはある用途での熱交換器の広範囲 な使用を思い止まらせている。良く知られている型式の低コスト熱交換器の１つ は熱供与及び熱受容流体を各板の対向する側に熱交換関係に流すように配列され た複数の堆積した板を使用する。そのような１次表面熱交換器の効率は堆積され た板の全表面積の１次関数であり且つ熱交換流体を分離する板の壁厚の逆関数で あることは昔から知られている。

それで、このような熱交換器板を形成するための手法の１つは比較的厚さの薄い 延性金属シートに多数の波又はひだを作ることを含む。堆積したとき板が入れ組 むのを防ぐため、この波形ひだに平面図で波状（又は曲線〕構成を与えられてい る。このようＶｃｓ成されたとき、１つの板のひだの頂点は隣接する板の頂点と 少くともいくつかの接触点を形成する。この型式の波形熱交換器板の例はｒ−ン ン（Ｄａｗｓｏｎ　）外への米国特許第５，７５９．５２５号に図示されている 。

金属板厚の減少及びひだ密度の増力（ＪＫよる、米国特許第５，７５９．５２５ 号に図示した型式の波形ひだの熱伝達効率を増す試みは必ずしも成功はしていな い。波形ひだの構造的開栓はひだを形成する金属の厚さが減少すると減じ、且つ そのような弱化がひた密度の増加と結合するとき、流路が制限され又は妨害され る機会は劇的に増加する。特に、弱い壁の高密度のひだは製造工程の間に機械的 変形を受けやすく且又不均一温度が誘起する膨張及び収縮から変形及び／又はつ ぶれを受けやすい。

米国特許第３，８９２，１１９号ＶＣ於いて、効率低下なしのコスト節減が、米 国特許第５，７５９，５２５号に示されているような板からなる熱交換器の製造 に於いて各板のひだの高さ及び数？増すことによって与えられた熱交換容量に要 する板の数を減することで実現できることが記されている。しかし、各ひだの高 さの増加は望まぬ機械的又は温度誘起ひだ種変形の問題を更に悪化し、そして、 現任まで、ひだ付板を使う１次表面航交換器の使用によって達成できる効率に実 用上の限界を置いている。

本発明は熱交換器に使用するための低コストで構造的に剛性のある熱伝達板で、 上述の先行技術の欠点を克服するように設計された板に向けられている。特に、 本発明の熱交換器板はこの板の対向する側に流体流路を形成するためのひだの波 形パターンを備え、各ひだの側壁は各流体流路の長さ全体にわたって一定の勾配 を有する。この勾配の均一性はこの熱交換器板に大きな構造的剛性と綜合的均一 性を与える。更に、流体流路を形成する壁の機械的又は温度誘起変形による流体 流路の制限及び／又は妨害は効率及び先行技術のひだ付熱交換器板の低コスト製 造の利点を犠牲にすることなくこの配列によって減することができる。

本発明は、更に非常に剛性があり均一な特性？もった熱交換器板を形成するため の方法及び装置を提供する。この方法は熱交換器板の対向する側に２組の曲線流 体流路を形成する一連の波形ひだな作るため延性熱伝導材料のノートを連続的に 曲げる工程を含み、こ＼でこの曲げ工程は各ひだの側壁の勾配が対応する流路の 全長に泪って一定であるようにする方法で制御される。

本発明の更に他の目的は均一な勾配のひだケもつ熱交換器板を形成するための、 複数の共同する流路形成刃を含み少くとも１つの刃が平面図で曲線構成且つ均一 な厚さを有する装置を提供することである。この刃は各々不均一断面積をもつ第 ２及び第６流路形成刃の間を相対往復運動するように配置されている。この第１ 刃と第２及び第６刃の各々との間の間隙はこの装置によって形成された板のひだ に一定の勾配を保証するため刃の作動長さ全体にわたって均一である。

本発明の更に特別の目的は、片側に１組の供与流体流路をそして他の側に供与流 体流路の間に１組の受容流体流路を形成するための波形ひだを含み、各供与流体 流路の断面積が受容流体流路の間の隙間を一定ならしめる方法で変化する、熱交 換器板を提供することである。

本発明の更に特定の目的は上述の型式の均一な断面をもった受容流体流路を形成 する波形ひだｔ含み、各ひだが平面図で曲線周期関数を定め且つ一定勾配の側壁 によって％徴づけられた熱交換器板を提供することである。各側壁は複数の波長 部に細分することができ、その波長部は、平面図で、側壁の一方の１ｊｌｌ］に 第１円弧面？そして側壁の反対側に第２円弧面を含む。第１及び第２円弧面の両 方は岡じ曲率中・Ｌ−を有する。側壁の各波長部の残りの部分は平面図で第６円 弧面及び第４円弧面を含み、この第６及び第４円弧面は側壁の第１及び第２円弧 部の曲率中心とは反対の側に一致した曲率中心を有する。

本発明の付加的目的、利点及び特徴は添付の図面と共に以下の発明の好ましい実 施例の詳細な説明を参照するときより容易に明白になろう。

図面の簡単な説明 第１図は本発明に従って設計された複数の熱交換器板が１次型熱交換器に使われ たときの分解斜視図である。

第２図は変形抵抗性の均一波形ひだな有する熱交換器板を形成するための、本発 明に従って設計された装置の断面図である。

第６図は第２図に示した装置の断面図で、装置の溶分がひだ形成作業の用意に開 位置に動かされている。

第４図は先行技術のひだ付は装置の破断斜視図である； 第５図は第４図に示した先行技術のひだ付は装置を第２図に示す位置に動かした ときの、第２図の線５−５による断面図である； 第６図は第５図のひだ形成装置の線６−６による部分断面図である： 第７図は第５図のひだ形成装置の線７−７による部分断面図である。

第８図は本発明に従って設計されたびだ形成装置の分解、破断、斜視図である： 第９図は第８図に示したひだ形成装置を第２図に示す位置に動かしたときの、線 ５−５ＶＣよる断面図である； 第１０図は第９図のひだ形成装置の線Ｉ　Ｏ−Ｉ　Ｏによる部分断面図である。

第１１図は第９図の装置の線１１−１１による部分断面図である。

本発明実施のための最良の態様 さて第１図を参照すると、本発明に従って設計された複数の熱交換器板２，４， ６．８が、堆積板型熱交換器を形成するために使われるように、分解部品配列斜 視図で示されている。この一般的型式の熱交換器は米国特許第６，７５９，３２ ６号により十分に開示され且つ議論されているが、こＸではその開示を参考まで に組入れる。この特許により十分に説明されているように、各熱交換器板は各ひ だの山又は波頂？隣接する熱交換器板に形成されたひだの山と接触させることに よって各板の重なり合いを防ぐように設計された平面図で波状パターンを有する 複数の波状ひだ１２を含む。

各ひだの側壁は熱交換器板の間な尤れる熱伝達流体によって実際に接触される全 表面積を増すために瞬接するひだ間の空間を複数の流体流路に細分する。

米国特許第３．７５９，５２３号により十分に説明されているように、線棒１４ は熱交侯流体の流れを航交換器の間に向は且つそれらの間の熱伝達をさせながら 流体の混合を防止するため連続する熱交換器板の間の選択された外周位置に配置 されている。入口部１５及び出口部１６は熱交換流体を板間の空間に向けること を援助するため各熱交換器板の対向する側：Ｃ取付けられている。

この明細書のため、“供与流体°という用語は熱交換器内で熱エネルギーを引き 渡すことのできる流体を指し、気体又は液体のどちらを含んでもよい。゛受容流 体゛という用語は、熱交換器の中に導入されたとき、供与流体から熱エネルギー を受けることのできるどんな流体、気体又は液体をも指す。第１図に於いて、熱 交換器板２及び４は各板が互に隣襞し°Ｃ配置されたとき受容流体流れ室を形成 するように設計されている。

この受容流体流れ室の中に、複数の受容流体流路１８が板２及び４からこの受容 流体流れ室の中に突出するひだ１２の瞬接する側壁によって形成される。同様に 、板４及び６の間の空間は供与流体流れ室を形成するように設計され、この室の 中に開くひだ１２の間の領域は複数の供与流体流路２０を形成する。第１図の特 定の実施例に於いては線棒１４並びに入口及び出口部１５及び１６は供与流体を 堆積した板によって形成された交互空間内の矢印２２によって図示されたＣ形流 路に泪って流すように配列さ１１、−万受容流体は残りの交互空間内の矢印２４ によって図示された逆（”ｚｆターンに流される。

本発明の特有の利点をより十分に理解するために、米国特許第３，８９２，１１ ９号に開示されたような既に知られたひだ付熱交換器板について先づ議論する。

この特許に於いては、はソ平坦な、比較的薄い変形可能な板金をひだ付熱交換器 板に形成するための方法及び装置が開示されている。この特許によれば、シート 材が２対の対向する形穴部材に取げけられた揺動ひだ形成刃の間を進むとき順次 単独折り曲げ形成工程がその上に行われる。この４つの形成部材の各々の正確な 目的及び順次運動は本発明の理解ｖｃ決定的ではないので、本発明が向けられて いる型式のひだ付熱交換器板を形成するために使われる４つの形成部材の各々の 運動及び目的のより完全な説明のために米国特許第５．８９２，１１９号を参照 する。この発明のためには上部供与流体流路形成刃が下部受容流体流路形成刃に 関して相対揺動運動するように取付けられているということ注記すれば十分であ る。これらの刃はこれらの刃がひだの付いていない延性シート材を受けるため分 離される第１位置とこの延性シート材が各波路形成刃の間の間隙空間でひだの側 壁を形成するように変形されている第２位置の間を動くように設計されている。

第２図は本発明の方法及び装置の両方と同僚先行技術のそれも使うことのできる ひだ付は装置の政略断面図である。ｗｉて、２対の相対的に動き得る形成装置２ ６．２８．３０及び３２が図示されている。第１形成装置２６及び第２形成装置 ２８は各々同じ供与流体流路形成刃３４及び３６をそれぞれ支持する。第３形成 装置３０（ま入って来る延性／−ト材３７？適正に位置づけ且つ各ひだの１つの 側壁３８を形成するため刃３４と共働するように位置づけられている。第４形成 装置３２は第２図に示すように刃３４と３６の間の空間に入るようにされた受容 流体流路形成刃４０を支持し、それによって刃３４と４０の１間の隙間空間で第 ２側壁４２を且つ刃４０と３６の間の隙間空間で第６側壁４４を形成させる。

第３図は、米国特許第５，８９２，１１９号に非常に詳細に述べているように形 成装置２６から３２までの全てによって連続ひだを作る準備に延性シート材３７ が平面図でひだ波形の波長に等しい距離だけ変位できるようにするため第１及び 第２形成装置２６及び２８が上方に変位された第２図の装置を示す。

さて第４図を参照すると、米国特許第５，８９２，１１９号の装置に使用された 型式の先行技術の流路形成刃の斜視図が示され、それは１対の供与流体流路形成 刃３４′及び３６′並びに受容流体流路形成刃４０′ケ含む。

第４図の先行技術の刃は均一な厚さを有する。この型式の波路形成刃を備えたと き、第２図の装置は延性ノート材３７に、ｆ規則頑斜の側壁を有するひだを形成 し、従って９１１！壁が外部の機械的力又は温度が引き起す収縮及び膨張によっ て容易にゆがめられる不安定な構造を造る。これをより十分に理解するために、 第２図の装置の線５−５による断面図でこの装置がもし第４図の先行技術の刃を 備えたとしたら見えるであろうように図示した第５図を参照する。特に、第５図 は一定厚さくｄｌ）ｌ￥有する供与流体流路形成刃３４′及び３６′並びに各々 周期関数を形成する軌道に配列された交互する円弧から成る１対の曲線側壁を示 す。この受容流体流路形成刃４０′も又一定の厚さくｄ２）で作られ且つ刃３４ ′及び３６′の表面によって規定される周期関数と同じ位相及び波長を有する周 期関数を規定する連続円弧で断面が各々作られた側壁を備える。流路形成刃が一 定の厚さを有する限り、平面図での刃の間の間ｌ！Ｉ！空間は、刃表面によって 形成される曲線パターンの形状又は構成にか＼わらず、一定ではあり得ない。た とえ各回の表面が横に変位された同じ正弦波で作られても、刃表面間の間隙空間 はその間隙を間隙空間の中心軸に直角方向に測るときまだ変わるだろう。この出 願のために、２つの曲線の間の中心軸は曲線の１つＶＣ沿う各点でその線に垂直 な線に沿って測った２曲線間の中間に位置する全ての点の軌跡と定義する。明ら かに、この定義は連続的中心軸が存仕するためにこの２つの曲線には如何なる不 連続もないことを予断している。

ひだの高さが一定で刃表面間の隙間がｏＴ変であるとき、ひだの側壁の傾斜は平 面図で隙間の中心軸に垂直な平面で測ったとき可変でなければならないことは明 らかである。側壁傾斜のそのような変動はひだの横剛性に犬きぐ影響し且つそれ らをある領域で密閉させ、それによってひだ付熱交換器板で作られた熱交換器の 全流路面積を制限する。これをよりはっきりと理解するために、気体状供与流体 の流れに対する全有効断面積は、熱交換工程では通常高温度の供与流体が大量に 利用できるので、受容流体の流れの有効断面積より通常大きくされることに注意 すべきである。それ故、供与流体流路と受容流体流路の数は等しくなければなら ないという与えられた要件に、各供与流体流路しま断面積で受容流体流路の各々 より犬きぐなければならないということが続く。第５図に示すように、刃４０′ の各波長部（Ｗ）は半径（ｒ□）及び（Ｒ２）で一致した曲率中心（Ｃ１）を有 する円弧を描く側壁をもった第１部で構成されている。刃４０′のこの波長部の 残りの部分は同様に曲率半径（ｒ’１）及び（ｒ’２）で刃の反対側に位置する 一致した曲率中心（Ｃ２）を有する刃面を与えるように形成されている。もしこ の刃がｒ□二ｒ′、且つｒ２二ｒ′２であるように対称に作られているならば、 供与流体形成流路刃３４′及び３６′の各波長部は同様に曲率半径（Ｒ１）及び （Ｒ３）で一致した曲率中心（Ｃ３）　′？：有する円弧を形成する面を含む。

刃３４′及び３６′の谷波長部の第２部は対応する曲率半径（Ｒ’、）及び（Ｒ ’２）、並ひに曲率中心（Ｃ３）とは刃３４′及び３６′の反対側に位置する一 致した曲率中心（Ｃ４）を有する。これらの刃は通常対称に作られているので、 Ｒ□＝Ｒ′１且つＲ３”−Ｆ（’２である。

刃によって定められる波形は対称であるので、刃面の曲率中心も又対称で且つ各 波の両振ｖＡ（Ｈ）プラスｒ２’−ｒ１に等しい量だけ位置を変えている。この 関係はこの熱交換器板の建設及び再生を容易にする。第５図を参照することによ って理解できるように、刃の間の隙間は最大１’Ｍ）から最小（ｍ）まで変わる 。この最小隙間（ｍ）は通常板材の厚さプラスこのひだつけ装置の刃の引抜を容 易にするために許される小さな量よりわずかたけ犬きく作られる。この配列は板 の単位長さ当りに可能な最大数のひだを可能にする。

このように離されたとき、各流路形成刃１間の最小隙間の領域に作られた側壁の 勾配ははｙ垂直な勾配を有するだろう。このように作られた側壁は横剛性が非常 に小さくそれがひだの移動及び流体流路の制御されない妨害を生ずる。供与流体 流路を形成する側壁のある移動は、これらの流路が相当大きな断面積な有するの で、許容されるかもしれない。しかし、受容流体流路の各々を形成する側壁の移 動はそれらの断面積が小さいために高度に有害であることがある。

側壁勾配変化の不利益は第６図により図式的に示され、その第６図は各ひだ形成 刃間の最小隙間の点に位置する第５図の＠６−６ｖｃよる部分断面図である。特 −に、線６−６は刃３４′の中心軸に直角ｆ：、角にＬろ断面１ろ を示し、従って第６図の線（Ｃ２）は両側壁３８及び４２の勾配を表す。明らか なように、これらの側壁の勾配はひだつけされている畝交換器板の平面に殆んど 直角である。

第６図の構成と対照ケなすのは第５図に示す組立体によって形成されている熱交 換器板の部分の線７−７による第７図の断面図である。％に、＠（Ｃ２）で表さ れる側壁３８の勾配及び側壁４２０線（Ｃ３）によって表される更に他の勾配に 注意されたい。もう容易にわかるように、第５図の組立体によって形成された各 ひだの縦の広がりに沿ったひだ側壁３８及び４２のこの変化する勾配は刃面１＠ の啄間の変動から生ずる。

さて次に第８図を参照すると、そこには本発明の熱交換器板形成装置の斜視図が 示されている。第８図にはっきりと図示されているように、供与流体流路形成刃 ３４“及び３６Ｕは第４図に示す先行技術の対応する刃に代わっている。第４図 と第８図の比較によって明らかなように、刃３４“及び３６″は不均一な断面構 成をもっている。修整された刃３４″及び３「の正確な機能を理解するために、 第９図を参照する。この第９図は第２図に示す形成組立体によって位置づけられ たときの鞠５−５による第８１Ａ７ｃ示した装置の断面図である。

さて特ＶＣ第９図を参照すると、供与流体流路形成刃３４″及び３６“は最小（ Ｐｌ）から最大（Ｒ２）の６刃の縦のムかりに宿った実質刃厚変動を有するもの として図示されている。これと対照をなして、受容流体流路形成刃４０″は、平 面図に於けるこの刃の中心・軸を直角に通過する面の方向に、この中心軸の縦の 全長に沿って計るとき均一な厚さを備えている。供与流体流路の幅に於ける変動 は受容流体流路の狭い断面幅と比べたそのような流路の実質的幅の観点から有意 により受け入れられる。そのような受容流体流路の断面幅に於ける如何なる変動 も供与流体流路の断面積に於ける変動よりひだ付板から作られた絶交換器の効率 的作動に対して明らかにより有害であろう。しかし、より重要なの（ま刃４σ′ 並びに刃３４″及び３６″の各々の面の間の均一な間隙は各流路の中心軸を１ｈ 角に通過する面で計ったとき一定の均一な勾配をもつひだ側壁を形成する結果と なるという事実である。

各受容流路に於ける均一な断面と曲線平面図構成をもつ全てのひだの側壁の方向 に於ける均一な勾配の両刀を達成することは各回３４″、３６”及び４「′の非 常に注意深い設計を要する。さて次に刃３４“、　３６″及び４０“の各々の波 及（Ｗ）部を参照するとそこには熱交換型板全体にわたって一定の勾配をもつひ だ側壁と結合された均一な断面積の受容流路を形成するために要する一般的ケー スが図示されている。特に、（Ｗｌ）及び（Ｗ２）と印された紛の間に広がる刃 ３４″、　３６”及び４σ′の波長部（Ｗ）は刃４σ′の谷側壁の曲率半径がそ れぞれ（Ｓｌ）及び（Ｃ２）で示される第１円弧部に各々分けることができる。

刃４０″の対応する面に向いた刃３４″及び３６″の隣接する面はそれぞれ（Ｓ ３）及び（８４）に示される矢印で図示されている。

第９図に示すように、（Ｓ□）から（Ｓ４）の矢印によって識別される円弧の各 々の曲率中心は点（ＳＣ）で一致する。同様に、刃３４″、　３６”及び４０″ の各々の残りの側面は、曲率中心（ＳＣ）と刃４「′の反対の側に位置する一致 した曲率中心（ｙｃ）を有する、矢印（Ｙ□）、（Ｙ２）、（Ｙ３）及び（Ｙ、 ）が接触する円弧を平面図で形成する。

矢印（Ｙｌ）及び（Ｓｌ）が接触する円弧は刃４σ′の片側の全波長を完成する 。同様に、矢印（Ｙ２）及び（Ｓ２）は刃４σ′の反対側の波長を完成する。刃 ４「に隣接する刃３４″の表面の全波長は矢印（Ｙ４）及び（Ｓ４）の接触する 円弧によって形成される。最後に、刃４σ′に隣接する刃３６″の側の全波長は 矢印（Ｙ３）及び（Ｓ３）が接触する円弧によって形成される。この配列によっ て、刃３４”。

３６″及び４σ′の間の間隙は均一である。しかし、熱交換器板の反対側から見 たとき波は対称である必要はないので各刃表面の第１及び第２円弧が等しい半径 をもつことは必要ない。更に、各回の縦の広がりに沿う波長（Ｗ）は同じである 必要はなく、刃の各々の連続する波長部（Ｗ）の振幅が等しい必要もない。Ｓｌ −Ｓ、によって識別される矢印が接触する円弧の各々の曲率中心の一致を単に維 持すること及び同様に矢印Ｙ１−　Ｙ、が接触する円弧の各々の曲率中心の一致 を維持することによって、刃４「′によって形成される受容流体流路の断面積は それらの縦長さ全体にわたって一定のま＼であろう。同時にこの熱交換器板肉で ひだを形成する側壁の全ての勾配は各ひだの全縦方向広がりにわたって均一に一 定であり且つ等しいま＼であろう。側壁４２及び４４は同様に半径（Ｓｌ）から （Ｓ４）及び（Ｙｌ）から（Ｙ４）に対応する曲率半径をもった同心円弧部を有 する波長部（Ｗ）を含む。そのような半径の各々は刃表面の対応する側壁面から の間隔に等しい量だけ対応する半径より小さいか又は大きい。

さて第１０図に向かうと、刃３４″、　３６”及び４「′の部分断面図が第９図 の線１−１０−１０によって切断されたものとして図示され、そこでは側壁３８ ．４２及び４４の勾配は線４６．４８及び５０によって図示されている。第１０ 図に見られるように、線４６．４８及び５０はひだ付熱交換器板の外針画面によ って形成される面に対して等角を形成する。

第１１図は同様に第９図の線１１−１１による刃３４“、３６“及び４Ｉｌｒ′ の部分断面図を示す。第１１図の断面図は、刃３４″の厚さが最少である第１Ｑ Ｋ示す断面図の位置に比べて刃３４″の最大幅の点で切断されていることに注意 されたい。刃３４“の断面幅のこの変動にか＼わらず、線５２．５４及び５６に よって表される側壁３８．４２及び４４の勾配は第９図の対応する線４６．４８ 及び５０の勾配と等しい。

第８−１１図に示すひだ付熱交換器板形成方法及び装置は、受容流体流路が均− 且つ一定の断面積を含み、一方各流体流路を形成するひだの側壁の勾配が各流体 流路の全縦方向広がりにわたって一定である熱交換器板を提供できることはもう 十分明白であるべきである。５この配列によって、高効率で、コンパクトで剛性 のある熱交換器が第２，８及び９図に示す装置及び方法によって形成される型式 の複数のひだ付熱交換器板を堆積することによって形成することができる。

産業上の適用性 こ＼に開示した方法及び装置によって作られた熱交換器、並びに本発明に従って 設計された熱交換器板は、１つの流体から第２の流体への熱伝達が望まれるとこ ろの非常に多くの用途に使用することができる。例えば、ガスタービンからの排 気ガスは、燃焼器に通じそれからタービンに至る圧縮された吸入空気を加熱する ための供与流体を形成し、それによってこの吸入空気は上述の受容流体となるこ とができる。代って、本発明によって作られ且つ上述のひだ付板を含む熱交換器 は、蒸気発生装置であるボイラーに使うことができ、そこでは燃料燃焼からの熱 ガスが供与流体を形成し一方受容流体は戻り水又は補光水でそれから蒸気が熱交 換器の中で発生させられる。更に他の用途は受容流体が内燃機関の冷却水であり 供与流体が系油であるところの本発明に従って作られた熱交換器の使用を含む。

付加的用途は熱処理炉及び熱？１つの流体から他に伝達することが望まれるとこ ろ他の産業上の用途に使われる主題の型式の熱交換器の使用を含む。

本発明の他の局面、目的及び利益は図面、明細書、及び添付の請求の範囲の研究 から得ることができる。

ＦＩＧ　４．　Ｆ／θ８゜ 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　熱交換器板（２，４，６，８）であってこの熱交換器を貫流する供与受容流 体間に障壁を形成するため及び供与流体から受容流体にこの板を通って熱伝達さ せイ）ように配列された流体流路（１８，２０）を形成するためのもので、膜板 （２，４，６，８）が膜板の一方の側に一組の供与流体流路（２０）をそしてこ の供与流体流路（２０）？はさんで膜板の他の側に一組の受答流体流路（１Ｂ） ａ’影形成る波状のひだ（１２）？含み、各流路（１８，２０）がひだ（１２） の側壁（３８，４２，４４）によって平面図で対向する側で境界づけられ且つ平 面図で連続する曲線路に６って板周辺上の別々の点間に延ひる中心軸を有する熱 交換器板に於いて、谷膜板（１２）の各該側壁（３Ｂ、４２゜４４）の勾配が、 対応する流路（１８，２０）の中心軸に垂直な面で測ったとき、流路（１８，２ ０）の全長に旧って一定であることを特徴とする熱交換器板。 ２　請求の範囲第１項記載の熱交換器板（２，４゜６．８）に於いて、谷該側壁 （３８，４２，４４）の勾配かび側壁（３８，４２，４４）の池の全ての勾配に 等しい、％交侯器板。 ３　請求の範囲第２項記載の熱交換器板（２，４゜６．８）に於いて、連路（１ ８，２０）の該組の１つ内の全ての流路（１８，２０）が各流路（１８、２０） て一定の断面ｍ？有する熱交換器板。 ４、　請求の範囲第６項記載の熱交換器板（２，４゜６、．８）Ｉｃ於いて、各 流路（１８，２０）の断面積が該−脂肉の全ての他の流路（１８，２０）の断面 積に等しい熱交換器板。 ５、請求の範囲第４項記載の熱交換器板（２，４゜６．８）に於いて、流路（１ ８，２０）の他の脂肉の各流路（１８，２０）の断面積がその長さＶＣ？ｔ＝ｉ って可変である熱交換器板。 ６、　請求の範囲第５項記載の熱交換器板（２，４゜６．８）に於いて、該−脂 肉の該流路（１８，２０）が該池の組内の流路（１８，２０）の断面積より小さ い断面積を有する熱交換器板。 Ｚ　請求の範囲第６項記載の熱交換器板（２，４゜６．８）に於いて、該−組の 流路（１８）が該受容流体流路を含む熱交換器板。 ８　請求の範囲第７項記載の熱交換器板（２，４゜６．８）に於いて、該中心軸 が周、ｔＡ関数を有する曲線路を定める熱交換器板。 ９　請求の範囲第８項記載の熱交換器板（２，４゜６．８）に於いて、該周ａ関 数の波長が一定である熱交換器板。 １０　請求の範囲＠９項記載の熱交換器板（２，４゜６．８）ｖｃ於いて、該− 組の中の該流路の谷中心軸の該周期関数の部幅が一定である航交換器板。 １１　請求の範囲第１項記載の熱交換器板（２，４。 ６．８）に於いて、該供与及び受容流体が気体である熱交換器板。 １２　請求の範囲第１項記載の熱交換器板に於いて、該流体の１つが気体であり 且つ該流体の池が液体である熱交換器板。 １ろ　請求の範囲第１０項記載の熱交換器板（２，４゜６．８）に於いて、各側 壁（３８，４２，４４）が複数の波長部（Ｗ）に分けることができ、各波長部が 、平面図で受答流体流路側に第１円弧（Ｙよ）及び受容流体流路側に第２円弧（ Ｙ２）を形成しこの第１及び第２円弧が側壁（３Ｂ、４２．４４）の一方の側に 第１一致曲率中心（ＹＣ）を有する第１Ｎ分を含み、且つ側壁（３８，４２，４ ４）の各波長部（Ｗ）が、平面図で受容流体流路側に第６円弧（Ｓ２）及び受容 流体流路側に第４円弧（Ｓユ）を形成しこの第５及び第４円弧が該側壁の該第１ 一致曲率中心と反対−〇に第２一致曲率中心（ＳＣ）　Ｙ有する残りの部分ケ含 む熱交換器板。 １４　熱交換器を貫流する供与及び受答流体間の障壁として使用するための熱変 換器板（２，４，６，８）を形成するため及び供与流体から受容流体にこの板（ ２，４，６，８）ｗ通して熱伝達させるように配列さ才ｔた板（２，４，６，８ ）内の流体流路（１８゜・　２０　）　ｉ′形、或するための方法であって、該 方法が（１）、延性熱伝導性材料のシー）（３７）を曲げ、この延性熱伝導性材 料のシーｈ（３７）から作られた一対の側壁（３Ｂ、４２．４４）によって平面 図で対向する側で境界づけられる供与流体流路（２ｏ）′？含み且つ平・　面図 で連続する曲線路に沿ってシート周辺上の別々の点間に延びる中心軸を有する波 状のひだ（１２）を形成する工程、（２）、シー）（３７）の供与流体流路（２ ｏ）に隣接する部分を曲げ、シー）（３７）の供与流体流路（２０）と反対側に 受容流体流路（１８）を形成しその受容流体流路（１８）がその内の１つを該供 与流体流路と共有する一対の側壁（３Ｂ、４２．４４）によって境界づけられ且 つ平面図で連続する曲線路に沿ってシート周辺上の別々の点間に延びる中心軸？ 有する工程、並びに、（３）、工程（１）及び（２）を繰り返しシート（３７） の一方の側に一組の供与流体流路（２ｏ）を、そしてシート（３７）の反対側に 一組の受容流体流路を形成し、各流路（１８，２０）が隣接する流路（１８゜２ ０）と共通側壁（３８，４２，４４）′ｆ共有する工程を含む方法に於いて、各 流路（１８，２０）の各側壁（３８，４２，４４）の勾配を、対応する流路（１ ８゜２０）の中心軸に垂直な面で該軸に沿った点で測ったとき、流路（１８，２ ０）の全長に沿って一定であるようにする方法で曲げ工程（１）及び（２）を制 御することを含む改良。 １５６請求の範囲第１４項記載の熱交換器板（２，４゜６．８）形成方法に於い て、工程（１）及び（２）が、形成された各側壁（３８，４２，４４）の勾配が 池の全ての側’！（３８，４２，４４）の勾配に等しいようにシー）　（３７） を曲げる工程を含む方法。 １６　延性熱伝導性材料のシート（３７）に波状ひだ（１２）を形成するための ひた形成装置（２６，２８゜３０．３２．３４“、　３６″、　４０”）を含む 熱交換器板（２，４，６，８）形成用装置であって、該ひだ形成ｇ置（２６，２ ８，３０，３２，３４“、３６“、　４　［ｒ’）がシート（３７）の一方の側 に供与流体流路（２０）ケ形成するための第１流路形成装置（２６，２８。 ３４“、　３６”　）及びシー）（３７）の反対側に受容流体流路（１８）を形 成するための第２流路形成装置（３０゜３２．４０″）を含み、各供与流体流路 （２０）がひだ（１２）のｌ１ｌｌｉ壁（３８，４２，４４）によって平面図で 対向する側で境界づけられ且つ平面図で連続する曲線路に沿ってシート周辺上の 別々の点間に延ひる中心軸を有し、各受容流体流路（１８）がひだ（１２）のｉ ｌｌ［（３８，４２，４４）によって平面図で対向する側で境界づけられ且つ平 面図で連続する曲線路に沿ってシート周辺上の別々の点曲に延びる中心軸ヲ有す る装置に於いて、第１及び第２流路形成装！（２６゜２８．３０．３２．３４″ 、３６″、４０″）が各該ひだ（１２）の谷側壁（３８，４２，４４）の勾配を 、対応する流体流路（１８，２０）の中心軸に垂直な面で測ったとき、流路（１ ８，２０）の全長に沼って一定にするように形づくられ且つ配置されていること ？特徴とする装置。 １Ｚ　請求の範囲第１６項記載の装置に於いて、該第１流路形成装置（２６，２ ８，３４”、３６”）が各供与流体流路（２０）の所望の平面図構成に対応する 平面図構成をもつ作動部を有する第１刃（３４”　、　３σ′）？含み、そして 該第２流路形成装置（３０、３２、４０″）が各受容流体流路（１８）の所望の 平面図構成に対応する平面図構成をもつ作動部を有する第２刃（４０”）を含み 、核力（３４“、　３６”、　４０″）の１つがその縦長さに沿って変化する断 面厚さを有する装置。 １８　請求の範囲第１７項記載の装置に於いて、該第２刃（４０）が均一な断面 厚さケ有する装置。 １９　請求の範囲第１８項記載の装置に於いて、該第１及び第２刃を相互に関し て刃（３４″、　３６″、　４σ′）がひだのない延性シー）　（３７）？受け るため分離される第１位置と延性シー）（３７）が該第１刃（３４“。 ３６“）と第２刃（４σ′）の間の間隙空間内でひだの側壁（３８，４２，４４ ）ｖ形成するため囲げられる第２位置間を往復運動させるための取付装置（２６ ゜２８．３０．３２）を更に含み、該間１！ｌｊｌ空間が平面図で該第１及び第 ２刃（３４”　、　３６″、　４０η）間を通る中心線に垂直な方向で測って均 一な厚さ？有する装置。 ２０、請求の範囲第１９項記載の装置に於いて、各該第１及び第２刃（３４″、 　３６”、　４　ｒｆ′）　カ平面１［−一定振幅及び一定波長を有する周期関 数によって定められる曲線路に従う中心軸を含む装置。 ２１、請求の範囲第１９項記載の装置に於いて、該間隙空間が複数の波長部（Ｗ ）に分けることができ、各波長部は該第１及び第２刃（３４“、３６″、４（） “）のｌｊＩ接面の対応する波長部によって定められ、該第１刃面（３４″、３ ６”）の各波長部の第１部分は平面図で該間隙空間の一方の側に第１曲率中心を 有する第１円弧を含み、且つ該第２刃面（３４“、３６″、４σ′）の各波長部 の第１部分は平面図で該第１曲率中心（Ｃ１）と一致した曲率中心（Ｃ工）を有 する第２円弧を含み、そして該第１刃面（３４”、３６′、４０“）の各波長部 （Ｗ）の残りの部分は平面図で該間隙空間の該第１曲率中心（Ｃ１）と反対の側 に第２曲率中心（Ｃ２）を有する第５円弧を含ミ、且ツ該Ｍ２刃面（３４“、３ ６”、４σ′）ノ各波長部（Ｗ）の残りの部分は平面図で該第２曲率中心（Ｃ２ ）と一致した曲率中心を有する第４円弧を含む装置。 ２２、シートを横切って狭い溝状波に変形可能なシー）（３７）から熱交換器板 （２，４，６，８）を形成する方法であって、 その長さに活ってはｙ均一な厚さを有する波状の曲りくねった輪郭の第１形成刃 （４σ′）？シート（３７）の−万の側に対し配置する工程；並びに第２及び第 ６形成刃（３４”、　３６′）をシート（３７）の他の側に対し１１刃（４Ｕ’ ＞Ｖｃ関して予め選ばれたまたがる方法で連続的に繰返して動かす工程を含み、 該第２及び第６形成刃（３４“、３「）の各々が波状の曲りくねった輪郭及び波 の側壁（３８，４２，４４）にシー）（３７）な横切ってはソ均一て勾配をつけ るに十分なその長さに清った可変厚さを有する方法。