特許ウォッチ

公開番号2024091248
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-04
出願番号2023119794
出願日2023-07-24
発明の名称熱交換素子
出願人富士フィルター工業株式会社
代理人個人,個人
主分類F28F 1/40 20060101AFI20240627BHJP(熱交換一般)
要約【課題】流体と接触する素子の表面積を増大させて熱交換効率を向上させた新規な熱交換素子を提供することを目的とする。
【解決手段】波板状の第一形態を有する第一リボン20の一面と、第一形態とは異なる平板状の第二形態を有する第二リボン30の一面とが重ね合わされた状態で、該各リボンの長手方向が周方向に延びるように渦巻き状に巻き回された概略平盤状又は概略柱状の熱交換素子1、2、3である。熱交換素子において第一リボンと第二リボンの少なくとも一方は、金属線材Wを編み上げたニットリボン41から構成されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第一形態を有する第一リボンの一面と、該第一形態とは異なる第二形態を有する第二リボンの一面とが重ね合わされた状態で、該各リボンの長手方向が周方向に延びるように渦巻き状に巻き回された概略平盤状又は概略柱状の熱交換素子であって、
前記第一リボンと前記第二リボンの少なくとも一方は、金属線材を編み上げたニットリボンから構成されていることを特徴とする熱交換素子。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記ニットリボンは、前記金属線材が輪編みされた筒状ニットの対向する内径面同士が密着するように押しつぶされた構成を有することを特徴とする請求項１に記載の熱交換素子。
【請求項３】
巻き始め側の端部には前記ニットリボンのみが巻き回されていることを特徴とする請求項２に記載の熱交換素子。
【請求項４】
前記金属線材は、第一金属材料からなる芯線の周囲に、前記第一金属材料よりも融点の低い第二金属材料が被覆された構成を備えており、
前記熱交換素子は、溶融固化した前記第二金属材料によって、前記金属線材の一部分と前記熱交換素子中の他の部分とが接合された箇所を有することを特徴とする請求項１に記載の熱交換素子。
【請求項５】
第一形態を有する第一リボンの一面と、該第一形態とは異なる第二形態を有する第二リボンの一面とが重ね合わされた状態で、該各リボンの長手方向が周方向に延びるように渦巻き状に巻き回された概略平盤状又は概略柱状の熱交換素子であって、
前記第一リボンと前記第二リボンの少なくとも一方は、その短手方向に流体を通過させる流路を肉厚内に有することを特徴とする熱交換素子。
【請求項６】
巻き始め側の端部には、前記第一リボンと前記第二リボンのうち、前記短手方向に流体を通過させる流路を前記肉厚内に有するリボンのみが巻き回されていることを特徴とする請求項５に記載の熱交換素子。
【請求項７】
少なくとも前記第一リボンは、前記長手方向と交差する方向に延びる凹条と凸条とが前記長手方向に沿って繰り返す形状を有し、
隣接する前記第一リボンと前記第二リボンとの間には、流体を前記凹条に沿って前記熱交換素子の軸方向の一方側から他方側に通過させる複数のセルが前記各凹条と前記第二リボンとによって形成されることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の熱交換素子。
【請求項８】
前記凹条と前記凸条の延在方向が前記第一リボンの短手方向の中間部において変化することを特徴とする請求項７に記載の熱交換素子。
【請求項９】
第一リボンの一面と第二リボンの一面とが重ねあわされた状態で、該各リボンの長手方向が周方向に延びるように渦巻き状に巻き回された概略平盤状又は概略柱状の熱交換素子であって、
前記第一リボンと前記第二リボンの少なくとも一方は、金属線材を編み上げたニットリボンから構成されており、
前記第一リボンと前記第二リボンは前記長手方向と交差する方向に延びる凹条と凸条とが前記長手方向に沿って繰り返す形状を有し、前記第一リボンと前記第二リボンの一方の凹条に対して前記第一リボンと前記第二リボンの他方の凸条が嵌合しないように、前記両リボンが重ね合わされていることを特徴とする熱交換素子。
【請求項１０】
前記ニットリボンは、前記金属線材が輪編みされた筒状ニットの対向する内径面同士が密着するように押しつぶされた構成を有することを特徴とする請求項９に記載の熱交換素子。
（【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】
本発明は、熱交換素子に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
熱交換器の一例として、配管内の流体（可燃性ガス）等の通過を許容し、且つ、火炎伝達を防止する装置であるフレームアレスタが知られている。フレームアレスタには、火炎が通過不能な多数の微細な間隙を有し、且つ、火炎を熱交換により冷却して消炎可能な構造を有した消炎素子が内蔵されている。
消炎素子としては、例えば多数の金網を流体の通過方向に重ね合わせた金網型や、金属製の平形リボンと、平形リボンに多数のクリンプ（折りひだ、波型）をつけた金属製のクリンプリボンとを重ね合わせて渦巻き状に巻き付けたクリンプリボン型等がある。クリンプリボン型は、流体の通過方向に沿って延びる概略三角柱状の多数のセル状構造を、平形リボンとクリンプリボンとの間に備える。
特許文献１には、クリンプリボン型の消炎素子を内蔵したフレームアレスタが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
実公昭６３－００６５８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
クリンプリボン式の消炎素子の構成材料は金属リボンであるため、流体と接触する素子の表面積を増大するには限界がある。
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、流体と接触する素子の表面積を増大させて熱交換効率を向上させた新規な熱交換素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、本発明は、第一形態を有する第一リボンの一面と、該第一形態とは異なる第二形態を有する第二リボンの一面とが重ね合わされた状態で、該各リボンの長手方向が周方向に延びるように渦巻き状に巻き回された概略平盤状又は概略柱状の熱交換素子であって、前記第一リボンと前記第二リボンの少なくとも一方は、金属線材を編み上げたニットリボンから構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、流体と熱交換素子との接触面積を増大させることができるので、効率よく流体と熱交換素子との間で熱交換できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
第一の実施形態に係る熱交換素子を実物写真にて示す図である。
（ａ）～（ｄ）は、熱交換素子の作製過程を写真にて説明する図である。
平帯状のリボンを波板状に成形する工程を説明する模式図である。
第二の実施形態に係る熱交換素子を実物写真にて示す図である。
第三の実施形態に係る熱交換素子を実物写真にて示す図である。
（ａ）、（ｂ）は、ニットリボンの変形例を実物写真で示す図である。
（ａ）、（ｂ）は、波板状のリボンの変形例を示す図である。
（ａ）、（ｂ）は、波形リボンの組合せ例を示す図である。
（ａ）、（ｂ）は、波形状のリボンの変形例を実物写真にて示す図であり、（ａ）はリボンを平面視方向から撮影した写真を示す図であり、（ｂ）はリボンを斜視方向から撮影した写真を示す図である。
図９に対応するリボンを示す模式的斜視図である。
図９に示す波形状のリボンを製造する成形装置を説明する図であり、（ａ）は成形装置を実物写真にて示す図であり、（ｂ）はギヤローラの平面図であり、（ｃ）はギヤローラのギヤ歯の位置について説明する図である。
（ａ）、（ｂ）は、波形状のリボンの他の変形例を示す模式的斜視図である。
図１２に示す波形状のリボンを製造する成形装置を構成する一対のギヤローラの平面図である。
ニットリボンを構成する金属線材の構成例を示す横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。また、各実施形態に示した内容は、互いに矛盾しない限り、各実施形態間で相互に入れ替えて実施してもよい。
【０００９】
〔第一の実施形態〕
図１は、第一の実施形態に係る熱交換素子を実物写真にて示す図である。
図２（ａ）～（ｄ）は、熱交換素子の作製過程を写真にて説明する図である。
【００１０】
熱交換素子１は、その内部に高温又は低温の流体を通過させることで、流体を冷却又は加熱する手段である。熱交換素子１は、単独で熱交換ユニットに組み込まれるか、又は、必要に応じて複数個が軸方向に重ねあわされた状態にて熱交換ユニットに組み込まれる。熱交換素子１は、その軸線Ａｘの方向に流体を通過させるように使用される。熱交換素子１は、特に気体の熱交換を行う手段として好適に使用される。熱交換素子１は、例えば熱交換ユニットであるフレームアレスタの内部に組み込まれる消炎素子として使用される。
図１に示すように、熱交換素子１は、第一リボン（第一部材）２０の一面と第二リボン（第二部材）３０の一面とが重ね合わされた状態で、該各リボン２０、３０の長手方向が周方向に延びるように渦巻き状に巻き回された概略平盤状（又は偏平な柱状）である。第一リボン２０と第二リボン３０は、相互に熱が移動可能に配置（接触或いは接合）されている。第一リボン２０と第二リボン３０の少なくとも一方は、金属線材Ｗ（図２参照）を編み上げたニットリボン４１（平ニットリボン４２、波ニットリボン４３）から構成されている。
熱交換素子１は平面視で概略円形状でもよいし、概略多角形状でもよいし、その他の形状（例：星形等）でもよい。なお、第一リボン２０と第二リボン３０は、その幅方向長（短手方向長）が実質的に同一である。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許