特許ウォッチ

公開番号2024067837
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-17
出願番号2022178200
出願日2022-11-07
発明の名称攪拌板、攪拌装置および冷却装置
出願人三菱電機株式会社
代理人弁理士法人深見特許事務所
主分類F28F 13/12 20060101AFI20240510BHJP(熱交換一般)
要約【課題】圧力損失を従来よりも小さくして、管を流れる流体を攪拌させる攪拌板を得る。
【解決手段】平行四辺形の同じ断面形状を有する直線状に延在する管1に挿入され、管1の内部空間を第1空間と第2空間に分ける攪拌板2である。攪拌板2は、延在方向DR1にねじれて延在する。管1は、互いに平行な平面である第1内面11および第2内面12と、互いに平行な平面である第3内面13および第4内面14とを有する。延在方向DR1の位置の変化に対して、第1接続部23および第2接続部24は、第1内面11、第2内面12、第3内面13および第4内面14のそれぞれに少なくとも1個の線分の部分を有して接続する。第1内面11に接続する線分は、延在方向DR1の位置の変化に対する変化率が第1内面11の長さに比例係数で比例する。第3内面13に接続する線分は、延在方向DR1の位置の変化に対する変化率が第3内面13の長さに同じ比例係数で比例する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
直線状に延在する管であって、延在する方向である延在方向に垂直な断面である垂直断面において、前記延在方向のどの位置でも内部空間が同じ平行四辺形の断面形状を有し、前記内部空間を囲む内周面は、互いに平行な平面である第１内面および第２内面と、互いに平行な平面である第３内面および第４内面とを有し、前記第１内面と前記第３内面が隣接し、前記第３内面と前記第２内面が隣接し、前記第２内面と前記第４内面が隣接し、前記第４内面と前記第１内面が隣接するものである前記管に挿入され、前記内部空間を第１空間と第２空間に分ける板材を備え、
前記板材は、
前記第１空間を前記内周面とともに囲む第１面と、
前記第１面の反対側の面であり、前記第２空間を前記内周面とともに囲む第２面と、
前記延在方向の位置の変化に対して、前記第１内面、前記第２内面、前記第３内面および前記第４内面のそれぞれに少なくとも１個の線分の部分を有して接続するらせん状の第１接続部と、
前記延在方向の位置の変化に対して、前記第１内面、前記第２内面、前記第３内面および前記第４内面のそれぞれに少なくとも１個の線分の部分を有して前記第１接続部とは異なる個所で接続するらせん状の第２接続部とを有し、
前記延在方向の位置の変化に対して、前記第１接続部は、前記第１内面、前記第３内面、前記第２内面および前記第４内面の順番で周期的に接続し、前記第２接続部は、前記第２内面、前記第４内面、前記第１内面および前記第３内面の順番で周期的に接続し、
前記第１接続部および前記第２接続部のそれぞれが前記第１内面または前記第２内面に接続する前記線分は、前記延在方向の位置の変化に対する前記延在方向に垂直な方向での位置の変化の割合である変化率が、前記垂直断面における前記第１内面および前記第２内面の長さである第１長さに比例係数で比例し、
前記第１接続部および前記第２接続部のそれぞれが前記第３内面または前記第４内面に接続する前記線分は、前記変化率が、前記垂直断面における前記第３内面および前記第４内面の長さである第２長さに前記比例係数で比例する、
前記管の前記内部空間を流れる流体を攪拌する攪拌板。
続きを表示（約 2,100 文字）【請求項２】
前記第１接続部は、前記延在方向の位置の変化に対して、前記第１内面、前記第２内面、前記第３内面および前記第４内面のそれぞれに１個の前記線分で接続し、
前記第２接続部は、前記延在方向の位置の変化に対して、前記第１内面、前記第２内面、前記第３内面および前記第４内面のそれぞれに１個の前記線分で接続する、請求項１に記載の攪拌板。
【請求項３】
直線状に延在する管であって、延在する方向である延在方向に垂直な断面である垂直断面において、前記延在方向のどの位置でも内部空間が真円とは異なる同じ断面形状を有する前記管に挿入され、前記内部空間を第１空間と第２空間に分ける板材を備え、
前記板材は、
前記第１空間を前記管の内周面とともに囲む第１面と、
前記第１面の反対側の面であり、前記第２空間を前記内周面とともに囲む第２面と、
前記内周面と接続するらせん状の第１接続部と、
前記第１接続部とは異なる個所で前記内周面と接続するらせん状の第２接続部とを有し、
前記垂直断面において前記第１空間が占める領域である断面第１領域に関して、前記延在方向における第１断面位置での前記垂直断面である第１断面での前記断面第１領域である第１断面第１領域の面積である第１断面第１領域面積と、前記延在方向において前記第１断面位置とは異なる第２断面位置での前記垂直断面である第２断面での前記断面第１領域である第２断面第１領域の面積である第２断面第１領域面積との差が、どのように決めた前記第１断面位置および前記第２断面位置であっても決められた範囲内であり、
前記垂直断面において前記第２空間が占める領域である断面第２領域に関して、前記第１断面での前記断面第２領域である第１断面第２領域の面積である第１断面第２領域面積と、前記第２断面での前記断面第２領域である第２断面第２領域の面積である第２断面第２領域面積との差が、どのように決めた前記第１断面位置および前記第２断面位置であっても決められた範囲内であり、
前記延在方向から見て前記第１断面第１領域、または前記第１断面位置と前記第２断面位置の間のいずれかの断面位置での前記断面第１領域に含まれ、前記第２断面第１領域に含まれない領域である第１減少領域の面積である第１減少領域面積を、前記板材の前記延在方向の一方の端である第１端から前記第２断面位置までの距離である第２距離から前記第１端から前記第１断面位置までの距離である第１距離を減算して得られる断面間距離で、除算して得られる第１減少領域変化率が、どのように決めた前記第１断面位置および前記第２断面位置であっても決められた範囲内であり、
前記延在方向から見て前記第２断面第１領域、または前記第１断面位置と前記第２断面位置の間のいずれかの断面位置での前記断面第１領域に含まれ、前記第１断面第１領域に含まれない領域である第１増加領域の面積である第１増加領域面積を、前記断面間距離で除算して得られる第１増加領域変化率が、どのように決めた前記第１断面位置および前記第２断面位置であっても決められた範囲内であり、
前記延在方向から見て前記第１断面第２領域、または前記第１断面位置と前記第２断面位置の間のいずれかの断面位置での前記断面第２領域に含まれ、前記第２断面第２領域に含まれない領域である第２減少領域の面積である第２減少領域面積を、前記断面間距離で除算して得られる第２減少領域変化率が、どのように決めた前記第１断面位置および前記第２断面位置であっても決められた範囲内であり、
前記延在方向から見て前記第２断面第２領域、または前記第１断面位置と前記第２断面位置の間のいずれかの断面位置での前記断面第２領域に含まれ、前記第１断面第２領域に含まれない領域である第２増加領域の面積である第２増加領域面積を、前記断面間距離で除算して得られる第２増加領域変化率が、どのように決めた前記第１断面位置および前記第２断面位置であっても決められた範囲内である、
前記管の前記内部空間を流れる流体を攪拌する攪拌板。
【請求項４】
前記断面形状が多角形である前記管に挿入される、請求項３に記載の攪拌板。
【請求項５】
前記断面形状が平行四辺形である前記管に挿入される、請求項４に記載の攪拌板。
【請求項６】
前記断面形状が長方形である前記管に挿入される、請求項５に記載の攪拌板。
【請求項７】
前記断面形状が台形である前記管に挿入される、請求項４に記載の攪拌板。
【請求項８】
外形線が曲線と直線を組み合わせた形状である前記断面形状を有する前記管に挿入される、請求項３に記載の攪拌板。
【請求項９】
外形線が真円の円弧と直線を組み合わせた形状である前記断面形状を有する前記管に挿入される、請求項８に記載の攪拌板。
【請求項１０】
前記断面形状が楕円である前記管に挿入される、請求項３に記載の攪拌板。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、管に挿入して管を流れる流体を攪拌する攪拌板、攪拌板が挿入された管を備えた攪拌装置および冷却装置に関するものである。
続きを表示（約 3,300 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、流体が流れるための内部空間を有するチューブ（管）がある。チューブの内部空間には、流体の攪拌のためにらせん板（攪拌板）が挿入されることがある。らせん板は、長方形状の板がねじられることで形成されている。例えば、特開２００５－３４７５０号公報（特許文献１）では、パイプ（チューブ）は、断面視において円形である。例えば、特開２０１３－８９８７７号公報（特許文献２）では、チューブは、断面視において多角形である。
【０００３】
特許文献２では、チューブは、電子部品を冷却するための伝熱管として用いられる。チューブには、冷媒が流される。チューブは、第１の面と、第１の面の反対側の第２の面とを冷却面として有している。冷却面には、電子機器が設置される。チューブの内部において上流側仕切り板（らせん板）によって冷媒が攪拌されることで、冷媒の温度が均一化されるため、らせん板が無い場合と比較して、チューブと冷媒との間の熱伝達が増大する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００５－３４７５０号公報
特開２０１３－８９８７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２に記載の冷却器（冷却装置）では、多角形のチューブ（伝熱管）の内部空間において、上流側仕切り板（らせん板）がねじれる旋回方向に沿って冷媒に流速の変化が生じることがあるため、冷媒に圧力損失が生じることがある。圧力損失により、チューブに冷媒を流すために必要なエネルギーが増大する。また、らせん板と管壁との間に隙間がある場合は、管壁付近での冷媒の旋回が困難になる。管壁付近の冷媒があまり入れ替わらないため、熱伝達特性がらせん板を挿入したにも関わらず熱伝達特性がさほど向上しない場合がある。
【０００６】
攪拌板および攪拌板を挿入したチューブである攪拌装置は、冷媒以外の流体、例えば、複数の種類の粒状の穀物などを攪拌することにも利用できる。
【０００７】
本開示は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、攪拌板が挿入された管で発生する圧力損失が従来よりも小さい攪拌板および攪拌装置、従来よりも熱伝達特性がよい冷却装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示に係る攪拌板は、直線状に延在する管であって、延在する方向である延在方向に垂直な断面である垂直断面において、延在方向のどの位置でも内部空間が同じ平行四辺形の断面形状を有し、内部空間を囲む内周面は、互いに平行な平面である第１内面および第２内面と、互いに平行な平面である第３内面および第４内面とを有し、第１内面と第３内面が隣接し、第３内面と第２内面が隣接し、第２内面と第４内面が隣接し、第４内面と第１内面が隣接するものである管に挿入され、内部空間を第１空間と第２空間に分ける板材を備える。板材は、第１空間を内周面とともに囲む第１面と、第１面の反対側の面であり、第２空間を内周面とともに囲む第２面と、延在方向の位置の変化に対して、第１内面、第２内面、第３内面および第４内面のそれぞれに少なくとも１個の線分の部分を有して接続するらせん状の第１接続部と、延在方向の位置の変化に対して、第１内面、第２内面、第３内面および第４内面のそれぞれに少なくとも１個の線分の部分を有して前記第１接続部とは異なる個所で接続するらせん状の第２接続部とを有する。
延在方向の位置の変化に対して、第１接続部は、第１内面、第３内面、第２内面および第４内面の順番で周期的に接続し、第２接続部は、第２内面、第４内面、第１内面および第３内面の順番で周期的に接続する。
第１接続部および第２接続部のそれぞれが第１内面または第２内面に接続する線分は、延在方向の位置の変化に対する延在方向に垂直な方向での位置の変化の割合である変化率が、垂直断面における第１内面および第２内面の長さである第１長さに比例係数で比例し、第１接続部および第２接続部のそれぞれが第３内面または第４内面に接続する線分は、変化率が、垂直断面における第３内面および第４内面の長さである第２長さに同じ比例係数で比例する。
攪拌板は、管の内部空間を流れる流体を攪拌する。
【０００９】
また、直線状に延在する管であって、延在する方向である延在方向に垂直な断面である垂直断面において、延在方向のどの位置でも内部空間が真円とは異なる同じ断面形状を有する管に挿入され、内部空間を第１空間と第２空間に分ける板材を備える。板材は、第１空間を管の内周面とともに囲む第１面と、第１面の反対側の面であり、第２空間を内周面とともに囲む第２面と、内周面と接続するらせん状の第１接続部と、第１接続部とは異なる個所で内周面と接続するらせん状の第２接続部とを有する。
垂直断面において第１空間が占める領域である断面第１領域に関して、延在方向における第１断面位置での垂直断面である第１断面での断面第１領域である第１断面第１領域の面積である第１断面第１領域面積と、延在方向において第１断面位置とは異なる第２断面位置での垂直断面である第２断面での断面第１領域である第２断面第１領域の面積である第２断面第１領域面積との差が、どのように決めた第１断面位置および第２断面位置であっても決められた範囲内である。延在方向に垂直な断面において第２空間が占める領域である断面第２領域に関して、第１断面での断面第２領域である第１断面第２領域の面積である第１断面第２領域面積と、第２断面での断面第２領域である第２断面第２領域の面積である第２断面第２領域面積との差が、どのように決めた第１断面位置および第２断面位置であっても決められた範囲内である。
延在方向から見て第１断面第１領域、または第１断面位置と第２断面位置の間のいずれかの断面位置での断面第１領域に含まれ、第２断面第１領域に含まれない領域である第１減少領域の面積である第１減少領域面積を、板材の延在方向の一方の端である第１端から第２断面位置までの距離である第２距離から第１端から第１断面位置までの距離である第１距離を減算して得られる断面間距離で、除算して得られる第１減少領域変化率が、どのように決めた第１断面位置および第２断面位置であっても決められた範囲内である。延在方向から見て第２断面第１領域、または第１断面位置と第２断面位置の間のいずれかの断面位置での断面第１領域に含まれ、第１断面第１領域に含まれない領域である第１増加領域の面積である第１増加領域面積を、断面間距離で除算して得られる第１増加領域変化率が、どのように決めた第１断面位置および第２断面位置であっても決められた範囲内である。延在方向から見て第１断面第２領域、または第１断面位置と第２断面位置の間のいずれかの断面位置での断面第２領域に含まれ、第２断面第２領域に含まれない領域である第２減少領域の面積である第２減少領域面積を、断面間距離で除算して得られる第２減少領域変化率が、どのように決めた第１断面位置および第２断面位置であっても決められた範囲内である。延在方向から見て第２断面第２領域、または第１断面位置と第２断面位置の間のいずれかの断面位置での断面第２領域に含まれ、第１断面第２領域に含まれない領域である第２増加領域の面積である第２増加領域面積を、断面間距離で除算して得られる第２増加領域変化率が、どのように決めた第１断面位置および第２断面位置であっても決められた範囲内である。
攪拌板は、管の内部空間を流れる流体を攪拌する。
【発明の効果】
【００１０】
本開示の攪拌板によれば、攪拌板が挿入された管で発生する圧力損失を従来よりも小さくできる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許