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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022104630
(43)【公開日】2022-07-08
(54)【発明の名称】熱交換体
(51)【国際特許分類】
F28F 3/08 20060101AFI20220701BHJP
F28F 3/04 20060101ALI20220701BHJP
F28F 3/00 20060101ALI20220701BHJP
F28D 9/00 20060101ALI20220701BHJP
F28F 21/00 20060101ALI20220701BHJP
【ＦＩ】
F28F3/08 301A
F28F3/04 B
F28F3/00 301A
F28D9/00
F28F21/00
【審査請求】有
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021214789
(22)【出願日】2021-12-28
(31)【優先権主張番号】202011582385.9
(32)【優先日】2020-12-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(31)【優先権主張番号】202111438607.4
(32)【優先日】2021-11-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(71)【出願人】
【識別番号】522001770
【氏名又は名称】中山市福維環境科技有限公司
【氏名又は名称原語表記】Ｚｈｏｎｇｓｈａｎ Ｆｏｒｔｕｎｅ Ｗａｙ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】２ｎｄ ＦＬＯＯＲ， ＢＵＩＬＤＩＮＧ Ｂ， ＮＯ．９， ＨＵＡＮ ＭＡＯ ２ｎｄ ＲＯＡＤ， ＴＯＲＣＨ ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ ＺＯＮＥ， ＺＨＯＮＧＳＨＡＮ，ＧＵＡＮＧＤＯＮＧ，ＣＨＩＮＡ
(74)【代理人】
【識別番号】110001139
【氏名又は名称】ＳＫ弁理士法人
(74)【代理人】
【識別番号】100130328
【弁理士】
【氏名又は名称】奥野 彰彦
(74)【代理人】
【識別番号】100130672
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 寛之
(72)【発明者】
【氏名】万子潜
(72)【発明者】
【氏名】黄曦
(72)【発明者】
【氏名】陳喜満
(72)【発明者】
【氏名】劉洋
【テーマコード（参考）】
3L103
【Ｆターム（参考）】
3L103AA01
3L103AA37
3L103AA50
3L103BB42
3L103CC23
3L103DD15
3L103DD57
(57)【要約】 （修正有）
【課題】熱交換効率を改善することができ、且つ構造が簡単であり、工業的な実施が容易であり、コストを抑えることができる熱交換体を提供する。
【解決手段】複数の隣り合うシート材を含み、前記隣り合うシート材の間は、その周縁部又は中間の少なくとも一部で互いに接続され、前記シート材は、その上面に、平行に間隔を置いて列をなして配置された、上に凸となる突起クレスト線２０を複数有し、その下面に、平行に間隔を置いて列をなして配置された、下に凸となる突起輪郭線３０を複数有し、前記列をなして配置された突起クレスト線２０及び突起輪郭線３０は、いずれも、連続した山と谷を接続して形成されてなり、３枚の隣り合うシート材の間は、第１の流路と第２の流路を形成し、流体は、第１の流路内を第１の方向及び第２の方向に流通し、第２の流路内を第１の方向及び第３の方向に流通し、第１の流路及び第２の流路を通過して対流を形成する。
【選択図】図１０
【解決手段】複数の隣り合うシート材を含み、前記隣り合うシート材の間は、その周縁部又は中間の少なくとも一部で互いに接続され、前記シート材は、その上面に、平行に間隔を置いて列をなして配置された、上に凸となる突起クレスト線２０を複数有し、その下面に、平行に間隔を置いて列をなして配置された、下に凸となる突起輪郭線３０を複数有し、前記列をなして配置された突起クレスト線２０及び突起輪郭線３０は、いずれも、連続した山と谷を接続して形成されてなり、３枚の隣り合うシート材の間は、第１の流路と第２の流路を形成し、流体は、第１の流路内を第１の方向及び第２の方向に流通し、第２の流路内を第１の方向及び第３の方向に流通し、第１の流路及び第２の流路を通過して対流を形成する。
【選択図】図１０
【特許請求の範囲】
【請求項1】
同一方向に互いに平行に延在する複数の隣り合うシート材を含み、
前記隣り合うシート材の間は、その周縁部又は中間の少なくとも一部で互いに接続され、流体が流れる流路を形成し、
前記シート材は、その上面に、平行に間隔を置いて列をなして配置された、上に凸となる突起クレスト線を複数有し、その下面に、平行に間隔を置いて列をなして配置された、下に凸となる突起輪郭線を複数有し、前記列をなして配置された突起クレスト線及び突起輪郭線は、いずれも、連続した山と谷を接続して形成されてなり、
３枚の隣り合うシート材の間は、第１の流路と第２の流路を形成するように、突起輪郭線の山は、２つの突起クレスト線の谷の間に位置し、突起輪郭線の山と２つの突起クレスト線の谷の間が交互に配置され、流体は、第１の流路内を第１の方向及び第２の方向に流通し、第２の流路内を第１の方向及び第３の方向に流通し、第１の流路及び第２の流路を通過して対流を形成し、
前記第１の方向は、第２の方向及び第３の方向と挟角をなして配置され、前記第２の方向及び第３の方向は、平行で且つ反対方向である
ことを特徴とする熱交換体。
前記隣り合うシート材の間は、その周縁部又は中間の少なくとも一部で互いに接続され、流体が流れる流路を形成し、
前記シート材は、その上面に、平行に間隔を置いて列をなして配置された、上に凸となる突起クレスト線を複数有し、その下面に、平行に間隔を置いて列をなして配置された、下に凸となる突起輪郭線を複数有し、前記列をなして配置された突起クレスト線及び突起輪郭線は、いずれも、連続した山と谷を接続して形成されてなり、
３枚の隣り合うシート材の間は、第１の流路と第２の流路を形成するように、突起輪郭線の山は、２つの突起クレスト線の谷の間に位置し、突起輪郭線の山と２つの突起クレスト線の谷の間が交互に配置され、流体は、第１の流路内を第１の方向及び第２の方向に流通し、第２の流路内を第１の方向及び第３の方向に流通し、第１の流路及び第２の流路を通過して対流を形成し、
前記第１の方向は、第２の方向及び第３の方向と挟角をなして配置され、前記第２の方向及び第３の方向は、平行で且つ反対方向である
ことを特徴とする熱交換体。
【請求項2】
前記流体は、第１の流路内を第１の方向Ａに流通し、第２の流路内を第１の方向Ｂに流通し、前記第１の方向Ａと第１の方向Ｂとは、反対方向であり、流体は、第１の流路と第２の流路とを通過して少なくとも２つの対流を形成する
ことを特徴とする請求項１に記載の熱交換体。
ことを特徴とする請求項１に記載の熱交換体。
【請求項3】
前記流体が第１の方向に流通して形成される軌跡は、交互に現れる山と谷を有する曲線であり、
前記流体が第２の方向と第３の方向に流通して形成される軌跡は、直線であり、前記第２の方向と第３の方向が平行で且つ反対方向であり、
前記第１の方向と第２の方向及び第３の方向との間の水平面挟角をαとし、αは３０～９０°である
ことを特徴とする請求項１に記載の熱交換体。
前記流体が第２の方向と第３の方向に流通して形成される軌跡は、直線であり、前記第２の方向と第３の方向が平行で且つ反対方向であり、
前記第１の方向と第２の方向及び第３の方向との間の水平面挟角をαとし、αは３０～９０°である
ことを特徴とする請求項１に記載の熱交換体。
【請求項4】
前記流体が第１の方向に流通して形成される軌跡は、交互に現れる三角形の山と三角形の谷を有する三角波であり、
前記第１の方向と第２の方向及び第３の方向とが直交する
ことを特徴とする請求項３に記載の熱交換体。
前記第１の方向と第２の方向及び第３の方向とが直交する
ことを特徴とする請求項３に記載の熱交換体。
【請求項5】
前記突起輪郭線の山は、２つの突起クレスト線の谷にまで深く入り込み、前記突起クレスト線の山は、２つの突起輪郭線の谷にまで深く入り込み、前記突起輪郭線と前記突起クレスト線とが平行である
ことを特徴とする請求項１に記載の熱交換体。
ことを特徴とする請求項１に記載の熱交換体。
【請求項6】
前記突起輪郭線と突起クレスト線との間の距離をｄとし、ｄが０．５～５ｍｍであり、
前記突起輪郭線の２つの隣り合う山の間の距離をＬとし、Ｌが２～１００ｍｍであり、
前記突起輪郭線の山と前記突起輪郭線の谷との間の垂直距離をＨとし、Ｈが（Ｈ＊Ｈ）／（Ｌ＊Ｌ）≧０．７５を満たし、
前記突起輪郭線の山の挟角をδ１とし、前記突起クレスト線の谷の挟角をδ２とし、δ１≧２０．５°、δ２≧２０．５°である
ことを特徴とする請求項５に記載の熱交換体。
前記突起輪郭線の２つの隣り合う山の間の距離をＬとし、Ｌが２～１００ｍｍであり、
前記突起輪郭線の山と前記突起輪郭線の谷との間の垂直距離をＨとし、Ｈが（Ｈ＊Ｈ）／（Ｌ＊Ｌ）≧０．７５を満たし、
前記突起輪郭線の山の挟角をδ１とし、前記突起クレスト線の谷の挟角をδ２とし、δ１≧２０．５°、δ２≧２０．５°である
ことを特徴とする請求項５に記載の熱交換体。
【請求項7】
前記ｄが１～３ｍｍであり、前記Ｌが３～５０ｍｍであり、前記Ｈが１．２５≦（Ｈ＊Ｈ）／（Ｌ＊Ｌ）≦６．６を満たし、２２°≦δ１≦６０°、２２°≦δ２≦６０°である
ことを特徴とする、請求項６に記載の熱交換体。
ことを特徴とする、請求項６に記載の熱交換体。
【請求項8】
前記突起輪郭線の山は、２つの突起クレスト線の谷にまで深く入り込み、前記突起クレスト線の山は、２つの突起輪郭線の谷にまで深く入り込み、入り込み長さが谷深さの１／４から２／３をであり、
前記突起輪郭線のピークトップは、２つの突起クレスト線の谷の中心線の上に位置し、前記突起クレスト線のピークトップは、２つの突起輪郭線の谷の中心線の上に位置する
ことを特徴とする、請求項１に記載の熱交換体。
前記突起輪郭線のピークトップは、２つの突起クレスト線の谷の中心線の上に位置し、前記突起クレスト線のピークトップは、２つの突起輪郭線の谷の中心線の上に位置する
ことを特徴とする、請求項１に記載の熱交換体。
【請求項9】
列をなす突起クレスト線の両側のシート材の上に、裏側端部が突起クレスト線の端部に接合される突起導流バーが複数設けられており、前記シート材は、突起導流バーの外側端部に位置する外縁が開放設置され、残りの外縁にリブが設置される
ことを特徴とする請求項１に記載の熱交換体。
ことを特徴とする請求項１に記載の熱交換体。
【請求項10】
前記突起導流バーは、前記第２の方向又は第３の方向に対して挟角β（０°＜β＜９０°）をなして設置される
ことを特徴とする請求項９に記載の熱交換体。
ことを特徴とする請求項９に記載の熱交換体。
【請求項11】
隣り合うシート材の前記突起導流バーは、挟角γ（０°＜γ＜１８０°）をなして設置される
ことを特徴とする請求項９に記載の熱交換体。
ことを特徴とする請求項９に記載の熱交換体。
【請求項12】
前記シート材は、孔径０．０１～０．３μｍのマイクロポア構造を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の熱交換体。
ことを特徴とする請求項１に記載の熱交換体。
【請求項13】
前記シート材の上に、水分子に対して選択透過性を有する高分子複合コーティング層が少なくとも一層設けられる
ことを特徴とする請求項１に記載の熱交換体。
ことを特徴とする請求項１に記載の熱交換体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、空気熱交換の技術分野に属し、特に熱交換体に関する。
【背景技術】
【0002】
社会の高速度の発展に伴い、人民の生活レベルは高まる一方で、周囲の生活環境もひどく破壊され、空気質はひどく低下してきている。室内の空気質を変えるために、空気清浄機及び消毒換気システム（Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）が開発される。消毒換気システムは室外の新鮮な空気をろ過し、浄化してから室内に取り入れ、室内の汚れた空気を室外に排出し、室内外の空気の効率的な循環を完成し、室内の空気が新鮮で快適であることを保証する。
【0003】
従来の消毒換気システムの熱交換コアは、熱交換効率が低いという欠点を有しており、この問題に対して我々は新たな技術案を開発した。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明が解決しようとする技術的課題は、熱交換効率を改善することができる熱交換体を提供することにある。
【0005】
本発明が解決しようとする技術的課題は、構造が簡単で、工業的な実施が容易で、コストを抑えることができる熱交換体を提供することに更にある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上述した技術効果を達成するために、本発明は、
同一方向に互いに平行に延在する複数の隣り合うシート材を含み、
前記隣り合うシート材の間は、その周縁部又は中間の少なくとも一部で互いに接続され、流体が流れる流路を形成し、
前記シート材は、その上面に、平行に間隔を置いて列をなして配置された、上に凸となる突起クレスト線を複数有し、その下面に、平行に間隔を置いて列をなして配置された、下に凸となる突起輪郭線を複数有し、前記列をなして配置された突起クレスト線及び突起輪郭線は、いずれも、連続した山と谷を接続して形成されてなり、
３枚の隣り合うシート材の間は、第１の流路と第２の流路を形成するように、突起輪郭線の山は、２つの突起クレスト線の谷の間に位置し、突起輪郭線の山と２つの突起クレスト線の谷の間が交互に配置され、流体は、第１の流路内を第１の方向及び第２の方向に流通し、第２の流路内を第１の方向及び第３の方向に流通し、第１の流路及び第２の流路を通過して対流を形成し、
前記第１の方向は、第２の方向及び第３の方向と挟角をなして配置され、前記第２の方向及び第３の方向は、平行で且つ反対方向である、熱交換体を提供する。
同一方向に互いに平行に延在する複数の隣り合うシート材を含み、
前記隣り合うシート材の間は、その周縁部又は中間の少なくとも一部で互いに接続され、流体が流れる流路を形成し、
前記シート材は、その上面に、平行に間隔を置いて列をなして配置された、上に凸となる突起クレスト線を複数有し、その下面に、平行に間隔を置いて列をなして配置された、下に凸となる突起輪郭線を複数有し、前記列をなして配置された突起クレスト線及び突起輪郭線は、いずれも、連続した山と谷を接続して形成されてなり、
３枚の隣り合うシート材の間は、第１の流路と第２の流路を形成するように、突起輪郭線の山は、２つの突起クレスト線の谷の間に位置し、突起輪郭線の山と２つの突起クレスト線の谷の間が交互に配置され、流体は、第１の流路内を第１の方向及び第２の方向に流通し、第２の流路内を第１の方向及び第３の方向に流通し、第１の流路及び第２の流路を通過して対流を形成し、
前記第１の方向は、第２の方向及び第３の方向と挟角をなして配置され、前記第２の方向及び第３の方向は、平行で且つ反対方向である、熱交換体を提供する。
【0007】
更なる改善した技術案において、前記流体は、第１の流路内を第１の方向Ａに流通し、第２の流路内を第１の方向Ｂに流通し、前記第１の方向Ａと第１の方向Ｂとは、反対方向であり、流体は、第１の流路と第２の流路とを通過して少なくとも２つの対流を形成する。
【0008】
更なる改善した技術案において、前記流体が第１の方向に流通して形成される軌跡は、交互に現れる山と谷を有する曲線であり、
前記流体が第２の方向と第３の方向に流通して形成される軌跡は、直線であり、前記第２の方向と第３の方向が平行で且つ反対方向であり、
前記第１の方向と第２の方向及び第３の方向との間の水平面挟角をαとし、αは３０～９０°である。
前記流体が第２の方向と第３の方向に流通して形成される軌跡は、直線であり、前記第２の方向と第３の方向が平行で且つ反対方向であり、
前記第１の方向と第２の方向及び第３の方向との間の水平面挟角をαとし、αは３０～９０°である。
【0009】
更なる改善した技術案において、前記流体が第１の方向に流通して形成される軌跡は、交互に現れる三角形の山と三角形の谷を有する三角波であり、
前記第１の方向と第２の方向及び第３の方向とが直交する。
前記第１の方向と第２の方向及び第３の方向とが直交する。
【0010】
更なる改善した技術案において、前記突起輪郭線の山は、２つの突起クレスト線の谷にまで深く入り込み、前記突起クレスト線の山は、２つの突起輪郭線の谷にまで深く入り込み、前記突起輪郭線と前記突起クレスト線とが平行である。
【0011】
更なる改善した技術案において、前記突起輪郭線と突起クレスト線との間の距離をｄとし、ｄが０．５～５ｍｍであり、
前記突起輪郭線の２つの隣り合う山の間の距離をＬとし、Ｌが２～１００ｍｍであり、
前記突起輪郭線の山と前記突起輪郭線の谷との間の垂直距離をＨとし、Ｈが（Ｈ＊Ｈ）／（Ｌ＊Ｌ）≧０．７５を満たし、
前記突起輪郭線の山の挟角をδ１とし、前記突起クレスト線の谷の挟角をδ２とし、δ１≧２０．５°、δ２≧２０．５°である。
前記突起輪郭線の２つの隣り合う山の間の距離をＬとし、Ｌが２～１００ｍｍであり、
前記突起輪郭線の山と前記突起輪郭線の谷との間の垂直距離をＨとし、Ｈが（Ｈ＊Ｈ）／（Ｌ＊Ｌ）≧０．７５を満たし、
前記突起輪郭線の山の挟角をδ１とし、前記突起クレスト線の谷の挟角をδ２とし、δ１≧２０．５°、δ２≧２０．５°である。
【0012】
更なる改善した技術案において、前記ｄが１～３ｍｍであり、Ｌが３～５０ｍｍであり、Ｈが１．２５≦（Ｈ＊Ｈ）／（Ｌ＊Ｌ）≦６．６を満たし、２２°≦δ１≦６０°、２２°≦δ２≦６０°である。
【0013】
更なる改善した技術案において、前記突起輪郭線の山は、２つの突起クレスト線の谷にまで深く入り込み、突起クレスト線の山は、２つの突起輪郭線の谷にまで深く入り込み、入り込み長さが谷深さの１／４から２／３であり、
前記突起輪郭線のピークトップは、２つの突起クレスト線の谷の中心線の上に位置し、突起クレスト線のピークトップは、２つの突起輪郭線の谷の中心線の上に位置する。
前記突起輪郭線のピークトップは、２つの突起クレスト線の谷の中心線の上に位置し、突起クレスト線のピークトップは、２つの突起輪郭線の谷の中心線の上に位置する。
【0014】
更なる改善した技術案において、列をなす突起クレスト線の両側のシート材の上に、裏側端部が突起クレスト線の端部に接合される突起導流バーが複数設けられており、前記シート材は、突起導流バーの外側端部に位置する外縁が開放設置され、残りの外縁にリブが設置される。
【0015】
更なる改善した技術案において、前記突起導流バーは、前記第２の方向又は第３の方向に対して挟角β（０°＜β＜９０°）をなして設置される。
【0016】
更なる改善した技術案において、隣り合うシート材の前記突起導流バーは、挟角γ（０°＜γ＜１８０°）をなして設置される。
【0017】
更なる改善した技術案において、前記シート材は、孔径０．０１～０．３μｍのマイクロポア構造を有する。
【0018】
更なる改善した技術案において、前記シート材の上に、水分子に対して選択透過性を有する高分子複合コーティング層が少なくとも一層設けられる。
【0019】
従来技術と比べて本発明の利点は、以下の通りである：
本発明は、複数のシート材を積み重ね、隣り合って接続することにより、熱交換体として一体化する。隣り合う２枚のシート材の間は流路が形成され、具体的には、列をなして配置された突部クレスト線と列をなして配置された突部輪郭線との間に複数の流路が形成され、突部クレスト線と突部輪郭線との間に形成された流路内を流体（空気流）が流れ、上層のシート材と下層のシート材とが交互に平行に配置される。積み重ね後、上層のシート材の突部輪郭線と下層のシート材の突部クレスト線とが交互し、突部輪郭線の山が突部クレスト線の谷にまで下へ挿入され、突部クレスト線の山が突部輪郭線の谷にまで上へ挿入され、突部輪郭線の山の両側と突部クレスト線の谷の両側とが両側の隙間を形成し、突部輪郭線の谷の底部、突部クレスト線の谷の底部及び両側の隙間に沿って流体が流通し、流体の熱交換面積が大幅に増大し、熱交換効率が著しく向上する。
隣り合う３枚のシート材の間は、山と谷で形成される流路の間に第１の流路と第２の流路が形成され、それぞれの第１の流路、第２の流路はバイパスとされ、流体が第１の流路内を第１の方向と第２の方向に流通し、第２の流路内を第１の方向と第３の方向に流通する。熱交換過程では、２つの空気流が中間のシート材を通過して対流熱伝達、物質移動を実現する。紙面に垂直な方向に対流を形成するように、第１の空気流は第１の流路を流れて第２の方向に進み、第２の空気流は第２の流路を流れて第２の方向と平行でかつ反対方向である第３の方向に進む。同時に、水平方向に別の対流を形成するように、第１の空気流と第２の空気流は、更に、突部輪郭線と突部クレスト線との間に形成される隙間を通過して蛇行し、第１の空気流は第１の流路内を第１の方向Ａに蛇行し、第２の空気流は第２の流路内を第１の方向Ａと反対方向の第１の方向Ｂに蛇行する。
本発明は、複数のシート材を積み重ね、隣り合って接続することにより、熱交換体として一体化する。隣り合う２枚のシート材の間は流路が形成され、具体的には、列をなして配置された突部クレスト線と列をなして配置された突部輪郭線との間に複数の流路が形成され、突部クレスト線と突部輪郭線との間に形成された流路内を流体（空気流）が流れ、上層のシート材と下層のシート材とが交互に平行に配置される。積み重ね後、上層のシート材の突部輪郭線と下層のシート材の突部クレスト線とが交互し、突部輪郭線の山が突部クレスト線の谷にまで下へ挿入され、突部クレスト線の山が突部輪郭線の谷にまで上へ挿入され、突部輪郭線の山の両側と突部クレスト線の谷の両側とが両側の隙間を形成し、突部輪郭線の谷の底部、突部クレスト線の谷の底部及び両側の隙間に沿って流体が流通し、流体の熱交換面積が大幅に増大し、熱交換効率が著しく向上する。
隣り合う３枚のシート材の間は、山と谷で形成される流路の間に第１の流路と第２の流路が形成され、それぞれの第１の流路、第２の流路はバイパスとされ、流体が第１の流路内を第１の方向と第２の方向に流通し、第２の流路内を第１の方向と第３の方向に流通する。熱交換過程では、２つの空気流が中間のシート材を通過して対流熱伝達、物質移動を実現する。紙面に垂直な方向に対流を形成するように、第１の空気流は第１の流路を流れて第２の方向に進み、第２の空気流は第２の流路を流れて第２の方向と平行でかつ反対方向である第３の方向に進む。同時に、水平方向に別の対流を形成するように、第１の空気流と第２の空気流は、更に、突部輪郭線と突部クレスト線との間に形成される隙間を通過して蛇行し、第１の空気流は第１の流路内を第１の方向Ａに蛇行し、第２の空気流は第２の流路内を第１の方向Ａと反対方向の第１の方向Ｂに蛇行する。
【0020】
そこで、本発明は、複数の空気流が中間のシート材を通過することで対流伝熱、物質移動を実現し、空気流の流れ速度をより均一に分布させるとともに、空気流の流れ速度を低下させ、空気流が流路を通過する抵抗を低下させ、熱交換効率を向上させることができる。
【0021】
また、本発明は、構造が簡単で、工業的な実施が容易であり、コストを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】本発明による熱交換体の斜視模式図である。
【図2】本発明による熱交換体の分解構造の模式図の一である。
【図3】本発明による熱交換体の分解構造の模式図の二である。
【図4】本発明による熱交換体の断面図である。
【図6】本発明によるシート材の斜視模式図の一である。
【図7】本発明によるシート材の斜視模式図の二である。
【図8】本発明によるシート材の正面図である。
【図9】隣り合うシート材の間の断面の一実施例の模式図である。
【図11】本発明の流路内の最大速度変化の模式図である。
【図12】本発明の流路内の流路中心の速度変化の模式図である。
【図13】本発明の実施例１による速度流れ場分布図である。
【図14】本発明の実施例２による速度流れ場分布図である。
【図15】本発明の実施例３による速度流れ場分布図である。
【図16】本発明の実施例４による速度流れ場分布図である。
【図17】本発明の実施例５による速度流れ場分布図である。
【発明を実施するための形態】
【0023】
本発明の目的、技術案及び利点をより明確にするために、以下、本発明をより詳細に説明する。
【0024】
図面に示す方向は、本発明の具体的な保護範囲を制限するものと理解すべきではなく、単に好ましい実施例を参照や理解するために供え、図面に示す製品の部品の位置の変更、数量の追加、又は構造の簡略化を行うことができる。
【0025】
本明細書に記載の「接続」および図面に示される部品の、互いの「接続」関係は、固定して接続するか、取り外し可能に接続するか、または一体化して接続すると理解され得る。直接的に接続しても、中間媒体を介して接続してもよく、当業者は、接続関係を具体的な状況から理解することにより、ネジ止めやリベット止めや溶接やクリップ止めや嵌合などの方式で適宜異なる実施形態に取り替えられることができる。
【0026】
明細書に記載された上、下、左、右、頂、底などの方位用語、および図面に示される方向は、直接またはそれらの間のさらなる特徴を介して部品が接触し得ることを意味する。例えば、上方は、真上及び斜め上方であってもよく、又は単に他のものよりも高いことを意味し、他の方位も類推理解することができる。
【0027】
本発明は、図１～６に示すように、複数の隣り合うシート材１０を含み、複数の隣り合うシート材１０を積み重ねてなる熱交換体を提供する。この実施例において、前記シート材は六角形のものである。
【0028】
前記隣り合うシート材１０は、同一方向に互いに平行に延在し、その周縁部又は中間の少なくとも一部で互いに接続され、流体が流れる流路を形成する。前記シート材１０は、その上面に、平行に間隔を置いて列をなして配置された、上に凸となる突起クレスト線２０を複数有し、その下面に、平行に間隔を置いて列をなして配置された、下に凸となる突起輪郭線３０を複数有し、前記列をなして配置された突起クレスト線２０及び突起輪郭線３０は、いずれも、連続した山と谷を接続して形成される。隣り合う２つのシート材１０の間で、突起輪郭線３０の山は、２つの突起クレスト線２０の谷の間に位置し、突起輪郭線３０の山と２つの突起クレスト線２０の谷の間が交互に配置される。
【0029】
図６～１０に示すように、突部輪郭線３０の山３０Ａが突部クレスト線２０の谷２０Ｂにまで下へ挿入され、突部クレスト線２０の山２０Ａが突部輪郭線３０の谷３０Ｂにまで上へ挿入され、突部輪郭線３０の山３０Ａの両側と突部クレスト線２０の谷２０Ｂの両側とが両側の隙間を形成し、突部輪郭線３０の谷３０Ｂの底部、突部クレスト線２０の谷２０Ｂの底部及び両側の隙間に沿って流体が流通する。
【0030】
３枚の隣り合うシート材の間は、山と谷で形成される流路の間に第１の流路４０と第２の流路５０が形成され、前記第１の流路４０、第２の流路５０のそれぞれはバイパスとされ、流体は、第１の流路４０内を第１の方向と第２の方向に流通し、第２の流路５０内を第１の方向と第３の方向に流通し、第１の流路４０と第２の流路５０を通過して対流を形成する。前記第１の方向は、第２の方向及び第３の方向と挟角をなして配置され、前記第２の方向及び第３の方向は、平行で且つ反対方向である。
【0031】
図１０に示すように、第１の方向は水平方向であり、第２の方向、第３の方向は紙面に垂直な方向であり、ここで、第２の方向は紙面に垂直な内向き方向であり、第３の方向は紙面に垂直な外向き方向である。
【0032】
説明する必要があるように、第１の方向は、水平左方向に蛇行する方向を含む水平方向であり、水平右方向に蛇行する方向であってもよい。第２の方向は、紙面に垂直な内向き方向を示す図中に×で示される方向であり、第３の方向は、紙面に垂直な外向き方向を示す図中に・で示される方向である。
【0033】
好ましくは、前記流体は、第１の流路内を第１の方向Ａに流通し、第１の方向Ａは、水平右方向に蛇行する方向であり、第２の流路内を第１の方向Ｂに流通し、第１の方向Ｂは、水平左方向に蛇行する方向であり、前記第１の方向Ａと第１の方向Ｂとは反対方向であり、流体が第１の流路と第２の流路とを通過して少なくとも２つの対流を形成する。
【0034】
熱交換プロセスにおいて、隣り合う３つのシート材内の少なくとも２つの空気流は、中間のシート材を通過して対流熱伝達、物質移動を実現する。紙面に垂直な方向に対流を形成するように、第１の空気流は第１の流路を流れて第２の方向に進み、第２の空気流は第２の流路を流れて第２の方向と平行でかつ反対方向である第３の方向に進む。また、第１の空気流と第２の空気流は、更に、突起輪郭線と突起クレスト線との間に形成される隙間を通過して蛇行し、水平方向に別の対流を形成するように、第１の空気流は第１の流路内を第１の方向Ａに蛇行し、第２の空気流は第２の流路内を第１の方向Ａと反対方向である第１の方向Ｂに蛇行する。
【0035】
好ましくは、前記流体が第１の方向に流通して形成される軌跡は、交互に現れる山と谷を有する曲線であり、空気流は第１の通路４０と第２の通路５０を流れて突起輪郭線３０と突起クレスト線２０との間に形成される隙間を通過して蛇行する。空気流が進む軌跡は、正弦波、三角波など多様であってよいが、これらに限定されない。
【0036】
前記流体が第２の方向又は第３の方向に流通して形成される軌跡は、直線であり、前記第２の方向、第３の方向が平行で且つ反対方向であり、第１の通路４０と第２の通路５０内で対流を形成するのに寄与する。前記第１の方向と第２の方向及び第３の方向との間の水平面挟角をαとし、αは３０～９０°である。
【0037】
より好ましくは、図９及び図１０に示すように、前記流体が第１の方向に流通して形成される軌跡は、交互に現れる三角形の山と三角形の谷を有する三角波である。前記流体が第１の方向に流通して形成される軌跡は、ｓａｗｔｏｏｔｈ関数を満たす。流体が第１の通路４０と第２の通路５０内で第１の方向に流通して形成される軌跡が三角波である場合、突起クレスト線２０の山２０Ａ、突起クレスト線２０の谷２０Ｂ、突起輪郭線３０の山３０Ａ、突起輪郭線３０の谷３０Ｂは、いずれも挟角をなす。前記挟角は鋭角であることが好ましい。
【0038】
流体が第１の方向に流通して形成される軌跡が三角波となり、流体と流路との熱交換面積が大きく、空気流の流れ速度を低下させ、空気流が流路を通過する抵抗を低下させ、空気流の流れ速度分布をより均一にし、熱交換効率を著しく向上させることができる。
【0039】
より好ましくは、前記突起輪郭線３０の山３０Ａは、２つの突起クレスト線２０の谷２０Ｂにまで深く入り込み、突起クレスト線２０の山２０Ａは、２つの突起輪郭線３０の谷３０Ｂにまで深く入り込み、前記突起輪郭線３０と突起クレスト線２０とが平行であり、同じ長さ方向に両者の傾きが同じである。前記突起輪郭線３０のピークトップは、２つの突起クレスト線２０の谷の中心線の上に位置し、突起クレスト線２０のピークトップは、２つの突起輪郭線３０の谷の中心線の上に位置する。
【0040】
流路の別の実施例として、前記流体が第１の方向に流通して形成される軌跡は三角波に近いが、突起クレスト線２０の山２０Ａ、突起クレスト線２０の谷２０Ｂ、突起輪郭線３０の山３０Ａ、突起輪郭線３０の谷３０Ｂは、折り曲げ移行部が設けられる。
あるいは、突起クレスト線２０の山２０Ａと、突起クレスト線２０の谷２０Ｂと、突起輪郭線３０の山３０Ａと、突起輪郭線３０の谷３０Ｂとの挟角が丸み移行であるが、これに限定されない。本発明は、折り曲げ移行または丸み移行を設けることにより、工業的な実施に有利である。
さらに説明する必要があるように、前記シート材は、種々の形状のシート材であってもよいが、六角形のシート材であることが好ましい。前記シート材は、正方形のシート材、円形のシート材、楕円形のシート材、八角形のシート材、菱形のシート材などであってもよく、これらに限定されない。
あるいは、突起クレスト線２０の山２０Ａと、突起クレスト線２０の谷２０Ｂと、突起輪郭線３０の山３０Ａと、突起輪郭線３０の谷３０Ｂとの挟角が丸み移行であるが、これに限定されない。本発明は、折り曲げ移行または丸み移行を設けることにより、工業的な実施に有利である。
さらに説明する必要があるように、前記シート材は、種々の形状のシート材であってもよいが、六角形のシート材であることが好ましい。前記シート材は、正方形のシート材、円形のシート材、楕円形のシート材、八角形のシート材、菱形のシート材などであってもよく、これらに限定されない。
【0041】
したがって、本発明は、複数のシート材を積み重ね、隣り合って接続することにより、熱交換体として一体化する。複数のシート材は、交互に第１の流路と第２の流路を形成するように積み重ねられる。
隣り合うシート材の間に流路が形成され、具体的には、列をなして配置された突部クレスト線２０と列をなして配置された突部輪郭線３０との間に複数の流路が形成され、突部クレスト線２０と突部輪郭線３０との間に形成された流路内を流体（空気流）が流れ、上層のシート材と下層のシート材とが交互に平行に配置される。積み重ね後、上層のシート材の突部輪郭線３０と下層のシート材の突部クレスト線２０とが交互し、突部クレスト線２０の山２０Ａが突部輪郭線３０の谷３０Ｂにまで上へ挿入され、突部輪郭線３０の山３０Ａの両側と突部クレスト線２０の谷２０Ｂの両側とが両側の隙間を形成し、突部輪郭線３０の谷３０Ｂの底部、突部クレスト線２０の谷２０Ｂの底部及び両側の隙間に沿って流体が流通し、流体の熱交換面積が大幅に増大し、熱交換効率が著しく向上する。
隣り合うシート材の間に流路が形成され、具体的には、列をなして配置された突部クレスト線２０と列をなして配置された突部輪郭線３０との間に複数の流路が形成され、突部クレスト線２０と突部輪郭線３０との間に形成された流路内を流体（空気流）が流れ、上層のシート材と下層のシート材とが交互に平行に配置される。積み重ね後、上層のシート材の突部輪郭線３０と下層のシート材の突部クレスト線２０とが交互し、突部クレスト線２０の山２０Ａが突部輪郭線３０の谷３０Ｂにまで上へ挿入され、突部輪郭線３０の山３０Ａの両側と突部クレスト線２０の谷２０Ｂの両側とが両側の隙間を形成し、突部輪郭線３０の谷３０Ｂの底部、突部クレスト線２０の谷２０Ｂの底部及び両側の隙間に沿って流体が流通し、流体の熱交換面積が大幅に増大し、熱交換効率が著しく向上する。
【0042】
本発明は、複数の空気流が中間のシート材を通過することで対流伝熱、物質移動を実現し、複数の空気流が第１の流路と第２の流路を流れ、空気流の流れ速度をより均一に分布させるとともに、空気流の流れ速度を低下させ、空気流が流路を通過する抵抗を低下させ、熱交換効率を向上させることができる。
【0043】
さらに、前記突起輪郭線と突起クレスト線との間の距離をｄとし、ｄが０．５～５ｍｍであることが好ましく、具体的には、０．５ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍとしてもよいが、これらに限定されない。より好ましくは、ｄは１～４ｍｍである。最も好ましくは、ｄは１～３ｍｍである。
【0044】
突起輪郭線と突起クレスト線との間の距離ｄは、空気流の最大速度及び流路中心の速度変化に影響を及ぼすことができ、さらに空気流の均一性に影響を及ぼす。本発明のｄは０．５～５ｍｍとしてもよく、ｄが０．５～５ｍｍで、入口風速が１ｍ／ｓである場合、空気流の最大速度が２．６ｍ／ｓ未満で、流路中心の速度変化量が１２％以下であり、比較的良好な空気の流れの均一性が得られる。
【0045】
図１１に示すように、ｄを０．５ｍｍから徐々に大きくしていくと空気流の最大速度は徐々に低下し、ｄを０．５ｍｍから１～２．５ｍｍまで大きくしていくと空気流の最大速度は最低範囲にあり、最大速度を２０～３０％低下させることができる。ｄを１～２．５ｍｍから４～５ｍｍまで大きくしていくと空気流の最大速度は徐々に増大し、このときの最大速度の増大の幅は１０％未満である。空気流の最大速度が小さければ小さいほど、空気の流れの均一性が良好であることを示す。
【0046】
図１２に示すように、ｄを０．５ｍｍから３ｍｍまで徐々に大きくしていくと、流路中心での速度変化量は非常に小さく速度はほぼ一定であり、一方、ｄを３ｍｍから５ｍｍまで徐々に大きくしていくと、流路中心での速度は徐々に大きくなり、流路中心での速度変化量は１２％以下である。
【0047】
前記突起輪郭線の２つの隣り合う山の間の距離をＬとし、Ｌが２～１００ｍｍであることが好ましい。より好ましくは、Ｌが３～５０ｍｍである。前記突起輪郭線の山と前記突起輪郭線の谷との間の垂直距離をＨとし、Ｈが（Ｈ＊Ｈ）／（Ｌ＊Ｌ）≧０．７５を満たす。より好ましくは、Ｈが１．２５≦（Ｈ＊Ｈ）／（Ｌ＊Ｌ）≦６．６を満たす。
【0048】
突起輪郭線の隣り合う山の間の距離Ｌ、及び突起輪郭線の山と前記突起輪郭線の谷との間の垂直距離Ｈは、シート材の熱交換効果および製造性に共同で影響を及ぼす。（Ｈ＊Ｈ）／（Ｌ＊Ｌ）≧０．７５である場合、良好な放熱効果が得られる。原則として、（Ｈ＊Ｈ）／（Ｌ＊Ｌ）の比値が大きいければ大きいほど、熱交換体の熱交換面積が大きくなり、熱交換効果が高くなる。しかし、（Ｈ＊Ｈ）／（Ｌ＊Ｌ）の比値が適切な範囲を超え、すなわち（Ｈ＊Ｈ）／（Ｌ＊Ｌ）の比値＞６．６であると、延伸倍率が大きくなりすぎて、シート材の製造工程が困難となり、高コストとなるばかりでなく、使用寿命にも影響を及ぼす。
【0049】
前記突起輪郭線の山の挟角をδ１とし、前記突起クレスト線の谷の挟角をδ２とし、δ１≧２０．５°、δ２≧２０．５°である。より好ましくは、２２°≦δ１≦６０°，２２°≦δ２≦６０°である。前記δ１、δ２≧２０．５°とすることで、熱交換面積を広範囲に確保することができ、良好な熱交換効率を得ることができる。δ１、δ２＞６０°であると、延伸倍率が小さすぎて、熱交換コアの交換面積を確保できなくなり、δ１、δ２＜２０．５°であると、シート材の製造工程が困難になる。
【0050】
前記突起輪郭線の山は、２つの突起クレスト線の谷にまで深く入り込み、前記突起クレスト線の山は、２つの突起輪郭線の谷にまで深く入り込み、入り込み長さが谷深さの１／４から２／３であることが好ましく、具体的には、１／４、１／３、１／２、２／３などを選択してもよく、これらに限定されず、熱交換コアの交換面積を確保し、流体速度分布の均一性を改善することができる。
【0051】
まとめて、本発明は、突起輪郭線と突起クレスト線との間の距離ｄ、突起輪郭線の隣り合う山の間の距離Ｌ、突起輪郭線の山と前記突起輪郭線の谷との間の垂直距離Ｈ、突起輪郭線の山の挟角をδ１とし、及び前記突起クレスト線の谷の挟角をδ２とすることなどにより、空気流の流れの均一性、熱交換面積、および速度流れ場分布の均一性に共同で影響を及ぼし、さらに最適な熱交換効率が得られる。
【0052】
列をなす突起クレスト線２０の両側のシート材の上に、裏側端部が突起クレスト線２０の端部に接合される突起導流バー６０が複数設けられており、前記シート材は、突起導流バー６０の外側端部に位置する外縁が開放設置され、残りの外縁にリブ７０が設置される。突起導流バー６０の設置は、一方では空気流の流動経路を変えて、これにより空気流の流動経路を柔軟に変えることができ、他方では空気流の流速を変え、熱交換時間を延ばし、熱交換効率を向上させることもできる。
【0053】
流体が第１の流路内を第１の方向に流通し、第２の方向と第３の方向に流通するように、前記突起導流バー６０は、前記第２の方向又は第３の方向に対して挟角βをなして設置される。好ましくは、０°＜β＜９０°である。より好ましくは３０°≦β≦６０°である。
【0054】
隣り合うシート材の前記突起導流バーは、挟角γをなして設置され、好ましくは、０°＜γ＜１８０°である。より好ましくは、３０°＜γ＜１５０°である。
【0055】
本発明のより好ましい実施例として、前記シート材は、突起クレスト線と突起輪郭線とにまたがるマイクロポア構造を有する。マイクロポア構造は、水分子透過に有利であり、熱交換器の湿度交換を実現する。好ましくは、前記シート材には、孔径０．０１～０．３μｍのマイクロポアが複数設けられる。さらに好ましくは、前記マイクロポアの孔径は、０．０２～０．１５μｍである。最も好ましくは、前記マイクロポアの孔径は、０．０５～０．１μｍである。
【0056】
マイクロポアは、第１の流路間で水分子が往復することを可能にする水分子が通過する通路を形成する。実際の使用中、第１の流路及び第２の流路内の空気流は、水蒸気含有量が不均一であり、水蒸気濃度差を形成し、水蒸気濃度差はその拡散のための駆動力を提供する。水分子は、マイクロポアを通過して低濃度側を透過することができ、最終的には第１の流路及び第２の流路内の水蒸気の交換の目的を達成し、熱交換の均一性に寄与する。
【0057】
前記シート材は、水分子に対して選択的透過性を有する少なくとも一層の高分子複合コーティング層が設けられ、温度交換機能を有すると共に湿度交換機能を有し、顕熱、潜熱の同時交換を実現でき、且つ他の気体分子の透過を許容せず、熱交換コアの密封性を保証し、消毒換気システムに適用され、新鮮な空気と排風空気の混合を回避する。好ましくは、前記高分子複合コーティング層は、具体的に、ポリオキシエチレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリル酸、ポリエーテルポリアミド、脂肪族ポリウレタン、スルホン化スチレン、スルホン化ポリアクリル酸、スルホン化ポリエーテルエーテルケトンのうちの１種以上から選択することができる。
【0058】
以下、本発明を具体的な実施例を用いてさらに説明する。
熱交換体は、同一方向に互いに平行に延在する複数の隣り合うシート材を含み、
前記隣り合うシート材の間は、その周縁部又は中間の少なくとも一部で互いに接続され、流体が流れる流路を形成し、前記シート材は、その上面に、平行に間隔を置いて列をなして配置された、上に凸となる突起クレスト線を複数有し、その下面に、平行に間隔を置いて列をなして配置された、下に凸となる突起輪郭線を複数有し、前記列をなして配置された突起クレスト線及び突起輪郭線は、いずれも、連続した山と谷を接続して形成されてなり、隣り合う２つのシート材の間で、突起輪郭線の山は、２つの突起クレスト線の谷の間に位置し、突起輪郭線の山と２つの突起クレスト線の谷の間が交互に配置され、突起輪郭線と突起クレスト線との間の距離をｄとし、突起輪郭線の２つの隣り合う山の間の距離をＬとし、突起輪郭線の山と前記突起輪郭線の谷との間の垂直距離をＨとし、突起輪郭線の山の挟角をδ１とし、突起クレスト線の谷の挟角をδ２とする。
熱交換体は、同一方向に互いに平行に延在する複数の隣り合うシート材を含み、
前記隣り合うシート材の間は、その周縁部又は中間の少なくとも一部で互いに接続され、流体が流れる流路を形成し、前記シート材は、その上面に、平行に間隔を置いて列をなして配置された、上に凸となる突起クレスト線を複数有し、その下面に、平行に間隔を置いて列をなして配置された、下に凸となる突起輪郭線を複数有し、前記列をなして配置された突起クレスト線及び突起輪郭線は、いずれも、連続した山と谷を接続して形成されてなり、隣り合う２つのシート材の間で、突起輪郭線の山は、２つの突起クレスト線の谷の間に位置し、突起輪郭線の山と２つの突起クレスト線の谷の間が交互に配置され、突起輪郭線と突起クレスト線との間の距離をｄとし、突起輪郭線の２つの隣り合う山の間の距離をＬとし、突起輪郭線の山と前記突起輪郭線の谷との間の垂直距離をＨとし、突起輪郭線の山の挟角をδ１とし、突起クレスト線の谷の挟角をδ２とする。
【0059】
３枚の隣り合うシート材の間は、第１の流路と第２の流路を形成するように、突起輪郭線の山が２つの突起クレスト線の谷の間に位置し、突起輪郭線の山と２つの突起クレスト線の谷の間が交互に配置され、流体は、第１の流路内を第１の方向及び第２の方向に流通し、第２の流路内を第１の方向Ｂ及び第３の方向に流通し、第１の流路及び第２の流路を通過して対流を形成する。
【0060】
実施例１～５に示した熱交換体は、表１を参照してそのサイズを設定する。
【0061】
実施例１－５に示す熱交換体を流体速度分布計算機シミュレーションし、結果として、図１３－１７に示すように、実施例１～３の熱交換体は、流体速度分布が非常に均一である；実施例４の熱交換体は、流体速度分布も比較的に均一である；実施例５の熱交換体は、実施例１～４に比べて流体速度分布が比較的に悪く、要求が低い場合には要求を実質的に満たすことができる。
【0062】
実施例１～５に示した熱交換体を熱交換効率の測定に供し、その実験結果を下記表２に示した。
【0063】
表２の実験結果は、室外温度３５℃、室外湿度２８℃、室内温度２７℃、室内湿度１９．５℃、風速１ｍ／ｓ、投影熱交換面積２０ｍ２の条件に基づくものである。
【0064】
説明する必要があるように、上記実験に用いる実験機器は熱回収エンタルピー差室であり、実験方法は『ＧＢ／Ｔ２１０８７－２０２０』熱回収空気調節群を参照して行った。
【0065】
上記湿度とは露点温度を指し、水分量及び気圧がいずれも変化しない条件で空気が飽和温度まで冷却されたことを示し、乾湿球湿度計により測定される。
【0066】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、当業者にとって、本発明の原理から逸脱することなく、様々な修正及び変更を行うことができ、これらの修正及び変更も本発明の保護範囲にあることを指摘すべきである。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
