(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対して設けられる面状要素と、これら面状要素の間に介在する並列に設けた隔壁要素とを有し、これら隔壁要素と隔壁要素の両側の表面に接する面状要素は、隔壁要素の中間部分がそれぞれの面状要素に対し非拘束となるように、隔壁要素の相対する片寄った位置で隔壁要素と面状要素とは互いに接着され、これら隔壁要素の間に内圧の増加に伴って断面の拡大する包囲通路を必要間隔毎に形成してなる流体規正搬送手段。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、管理された状態で流体を拘束的に流すための流体規正搬送手段、特に、流動媒体の移動方向を規正して均等に流動させる流動媒体規正搬送手段に関係している。従って、本発明に係る規正搬送手段は、熱交換器、蒸発器およびこれに類似した設備機器に利用することができる。
【０００２】
本発明の利用分野を具体的に列挙すると以下のようになる。
本発明の流体規正搬送手段を屋根にはり付けて使用する場合、この手段に沿って温水を流せば、屋根の除雪または融雪を行える。夏期には太陽熱を集熱する集熱シートとして、また屋根や壁面の冷却シートとして使用することができる。建物の内壁側に設置する場合、内壁面は空調／温度管理用の熱交換面として機能する。流体規正搬送手段はそれ自身を建造物の建材として使用することも可能である。流体規正搬送手段を膜体として製造し、この膜体を利用して表面が熱交換性能を備えた膜構造体を構築することができる。流体規正搬送手段をボード材料にはり付けておき、組立式の接続ユニットとして連結使用することもできる。
【０００３】
流体規正搬送手段を土中に平面的に埋設して使用する場合、この部材に沿って水を流せば人工的に冷水が得られる。また、埋設の形態は様々であり、土中に埋設した流体規正搬送手段を介して地中蓄熱を行うことも可能である。またシートを路面に敷設すれば融雪路面となり、建物の基礎部分に敷設しておけば湧水の収集手段として使用できる。
【０００４】
流体規正搬送手段を水中に係留したり、水面に浮揚させたり、あるいは水中に浸漬させた状態で設置した場合、この部材に沿って熱媒体を流せば接水面を介しての熱交換が行われる。
【０００５】
次に、流体規正搬送手段の用途を具体的に列挙する。
・熱交換設備への利用：屋内外プール、ボイラー給水加熱
・栽培漁業施設への利用：飼育槽に供給する冬期循環海水の低温加熱
・洗浄施設への利用：航空機や鉄道車両の冬期循環水の低温加熱
・活性汚泥槽の冬期における処理水加熱
・施設栽培農業への利用：ぶどう、メロン等の温室、ハウスの加温／夏期冷却
・純水製造用集熱器：工業用、農業用、飲料用
・放熱器／蒸発器：屋根融雪、屋根面冷却、膜体表面冷却、蒸発
・壁面冷却による恒温倉庫：冷蔵庫、茸栽培、農産物保存
・微生物栽培施設：クロレラ／スピルリナ等の栽培液の温度管理
・水耕栽培用への利用：栽培溶液の加温／冷却、液体流路付き栽培床シート
・植物人工栽培床、屋内外の空中架設栽培シートへの利用
・ウォーターキャリア搬送経路：配管シート、扁平配管、汚泥水流下フィルター
・地中埋設用シート：地中熱交換、排水、保水
・蓄熱装置：シート多重積層蓄熱ブロック
・蒸発濃縮シート：天塩製造、排液濃縮
・河川等の水草繁殖シート床：水溶性基材シート
・流水装飾ディスプレイシート
【０００６】
【従来の技術】
液体を平面状に広げた状態で流動させるためには、流体の移動経路に沿って均等な通路断面が形成されていなければならない。従来、こうした流体移動経路装置には、繊維質材料の中間介在層を持つ積層ラミネートシート（特願平７−２２８５３４号）や、一対のシート材料の間に並列する帯状の隔壁要素層を介在させた規正シート（実公平７−８９９６号）が用いられている。これら従来例は、一対の材料の間に形成された隙間を通じ熱媒体液を流下させ、流下する熱媒体液の流下方向を規正する構造に基づくものである。添付図面の図１１は前者の従来例の基本構造を明らかにしており、また図１２は後者の従来例について説明したものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図１１に示すシートは、表面すじ状ラミネート層２と基材１の間に伏在経路４を形成し、ラミネート層２に沿って経路３を露出させ、露出経路３と伏在経路４に沿って流体を流すことに特徴がある。この方式によると、基材１に対しすじ状に表面ラミネート層２を転圧溶着させるため、溶融樹脂の転圧時に、予め設けてあった経路内に樹脂が入り込み、結果的に、的確に必要とする流路断面を確保することができない。従って、搬送流体の流量について制約があり、大量の流体を輸送することが難しい。また、流速が大きいと規正効果の失われることが経験された。
【０００８】
図１２に示す方式によれば、図１１のものに比べて、流量を比較的大きく設定してもある程度の規正効果は保持される利点がある。この規正シートは、一方の基材５に対し平坦なカバーシート６を被せて構成されており、流量が多ければ上側のカバーシートが膨らみ変形して内圧を解放する構造が取り入れられている。しかしながら、このシートは流体の大量輸送の可能性を予め考慮に入れた構成を採用してはいるものの、経路７毎の流量を精度よく調整することは困難であり、各経路を流れる流体の流量（移動流体の厚み）が不均一となる欠点がある。図１３は、カバーシート６がだれて基材側に接触した状態（実線）と、流量が大きいことでシートが浮き上がった状態（２点鎖線）を示している。シートのだれの原因には、熱膨張によるシートの延び、および経路中の流体量の減少に伴う負圧による延びがある。また、流体の動きが停止している場合にも、経路中に残留する液体によりカバーシートが経路底に付着して経路を塞ぐ現象が認められた。こうした状況は、シートが熱交換装置として使用される場合、性能（熱交換）、応答性（伝熱）にばらつきが生じ、また液体の搬送シートとして使用する場合には端面側での流量が不均一となる等の障害の原因をなしていた。さらに、シートは片側から加わる圧下力に弱く、構造上、荷重が加わると流路は容易に閉塞を起こし、流量にアンバランスな状態が発生すると共に、この不均衡な状態は一定せず時間の経過と共に不規則に変化し、平衡した精度のよい流体の搬送管理を行えないことが経験された。
【０００９】
図１４は、こうした技術的課題に対応して検討されているものである。この構成によれば、流量の増減に伴って上側のシートが浮上し、内圧を解放すると共に上下対称に流体を挟んで流体の規正効果を維持している。しかしながら、このシート構成によると、経路距離が長い場合、あるいは流体の流速が大きいと、上下シートのうね状突起８の横方向のずれを拘束することが困難になる。うね状突起に交差する横方向にシートを拘束して左右の相対的なずれを制限する方策をとらなければならないが、こうした手法は作業が面倒である。
【００１０】
本発明の目的は、流体の流量が大きく変動しても、これに追随して比例的に流通断面を拡大する変形機能と、増減する内圧に順応できる自己調整作用を持たせることで破損しにくい構造にした流体規正搬送手段を提供することにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、前述した効果に加えて、流体経路同士が流体透過性のある隔壁要素を介して互いに導通し、内圧の増減に速やかに順応できる圧力分散機能を備えている流体規正搬送手段を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明によれば、相対して設けられる面状要素と、これら面状要素の間に介在する並列に設けた隔壁要素とを有し、これら隔壁要素と隔壁要素の両側の表面に接する面状要素は、隔壁要素の中間部分がそれぞれの面状要素に対し非拘束となるように、隔壁要素の相対する片寄った位置で隔壁要素と面状要素とは互いに接着され、これら隔壁要素の間に内圧の増加に伴って断面の拡大する包囲通路を必要間隔毎に形成して構成されている。
【００１３】
【作用】
本発明の流体規正搬送手段は任意の姿勢で設置される。具体的には、ほぼ水平または垂直に、必要に応じ勾配を持たせて設置される。
主な構成要素として、複数の面状要素とこれら面状要素の間に介在する隔壁要素を使用し、これら隔壁要素をスペーサとして面状要素の間に隙間が形作られると共に、隔壁要素が相対する面状要素を機械的に連結している。
【００１４】
隙間は流体移動用の包囲通路を形成している。包囲通路を移動する流体の圧力が高まれば、内圧と均衡するように面状要素は互いに離れる方向に移動し、内圧に比例して包囲通路の断面積は拡大される。この断面拡大に伴って圧力の平衡状態が生まれ、面状要素は大きく膨らむことはない。減圧に伴い、面状要素と隔壁要素は元の状態に復帰し、包囲通路は常態時における断面が確保される。
このように、内圧および流速が急激に変動しても流路断面はこれに追随して自在に変形し、また自立作用により元の状態に速やかに復帰する復元作用が働くため、機械的な変形は隔壁要素が受け持ち面状要素に無理な力を加える機会が少なくなり、流体規正搬送手段の耐圧強度が増し耐久性が向上する。
【００１５】
隔壁要素が流体透過性を備えている場合、この隔壁要素を介しての圧力移動が行われ、流体規正搬送手段全体にわたって圧力は分散され、内圧の平衡化と流量の平均化が図られる。
【００１６】
隔壁要素間の面状要素の変形の程度は少なくてすむため、変形の方向を予め考慮に入れた構造上の対策を採り易く、従って、面状要素を多数積層することも可能である。
以下、添付図面に沿って本発明の流体規正搬送手段の使用例につき具体的に説明する。
【００１７】
【実施例】
図１は、本発明に係る流体規正搬送手段の構成要素を図解したものである。流体規正搬送手段は一対の面状要素１０、１０と、これら面状要素の間に介在する隔壁要素１１を備えている。これら面状要素１０、１０は、隔壁要素１１により互いに連結されている。図示の例では、隔壁要素は側部に沿ってヒートシール接着層１２、１３を備え、加熱転圧により隔壁要素と面状要素は互いに接着される。なお、接着の方法についてはその他の方法を採用することも可能である。例えば、局部的に高周波／低周波による溶着を行うことができる。その際、誘導加熱導電体層を接着面に挟んで溶着してもよい。部分的に金属繊維を混入しておけばその箇所での誘導発熱により溶着を行うことができる。
【００１８】
面状要素は、樹脂シート、樹脂と金属薄膜の積層シート、樹脂と繊維質層の積層シート等、任意の材料を選択的に組み合わせたものが使用される。金属プレート、セラミックボード、樹脂ボード等の材料を面状要素として、あるいは前述したシート材料に接着して使用することも可能である。
【００１９】
面状要素は、隔壁要素の中間部分がそれぞれの面状要素に対し非拘束となるように、隔壁要素１１の相対する片寄った位置で隔壁要素と面状要素とは互いに接着されている。隔壁要素は並列に設置され、内部には等しい断面の包囲通路１４が等間隔に形成されている。
【００２０】
図３は、内圧を受けて面状要素が広がった状態を示している。この状態では、隔壁要素の中間部分が変形し、それぞれの面状要素は接着層１２、１３の接着面を介して支持されている。隔壁要素は、内圧の変動に機敏に応答し中間部分が自在に変形する。従って、シートは膨らみつつも局部的な膨張はなく、過剰流体による内圧は全体に均一に分散される。
【００２１】
図４は、何らかの原因により内圧が異常に高まった状態を想定して描いた図である。図から明らかなように、面状要素は大きく離れ、当初の常態断面よりも約４倍拡大した通路断面が確保されている。面状要素の変形は大きくなく、また隔壁要素により確実に保持され、流体規正搬送手段全体の構造強度も充分に確保されている。隔壁要素と面状要素は広い面積を介して接着されているため両者の間に剥離は生じにくく、またこの接着箇所がそれ以外の面状要素部分よりも先行して破れることがない。
【００２２】
面状要素１０は、包囲通路側の内側表面に設けた親液層１５とこの親液層の外側にラミネートした樹脂層１６から構成することができる。樹脂層の接着性を考慮して、前記親液層を予め複層構造として製作しておくこともできる。前述した親液層には織布や不織布の繊維質材料を使用でき、この繊維質材料の内面側は低密度繊維層から構成し、ラミネートコーティングの都合を参酌して、繊維質材料の外側は高密度繊維層から構成することができる。
【００２３】
隔壁要素１１には液体透過性のある材料を使用することができる。隔壁要素に低密度の不織布を使用し、面状要素の内側に高密度の不織布を用いる場合、前述したヒートシール接着層１２、１３にはナイロン織布を使用することができる。これら接着層は予め隔壁要素に取り付けておくことができ、また製造時に面状要素と隔壁要素との間に挟み込む構成をとることもできる。
【００２４】
本発明に係る流体規正搬送手段は、土中に埋設される排水シート、給水シート、保水シート、地下水採取シート等にも利用することができる。
【００２５】
図５から図７は、本発明に係る流体規正搬送手段を使用した地中蓄熱装置の例を示している。図５は、図７のＶ−Ｖ線に沿った縦断面図である。図６は図７の VI-VI線に沿った縦断面図であり、図７は一部を断面にして示す平面図。この地中蓄熱装置は、不透水層Ｓの上部に連続地中壁Ｗを構築し、地中壁に囲まれた地盤を開削した後、ローラ転圧作業により蓄熱材３１を敷き詰め、ローラ転圧面上に流体規正搬送手段３０を並列に敷設し、さらに上部に蓄熱材３１を敷き詰め、上部に流体規正搬送手段３０を敷設する作業を繰り返して多段の熱交換面３０とこの熱交換面の間に介在する蓄熱層を繰り返して造成することで構成されている。地中壁Ｗの内側には、積層工事に前後して水が散水され、全体が帯水状態に保たれている。
【００２６】
地中壁Ｗの相対する端部側には２つの水槽３２、３３が設置され、これら２つの水槽の間をそれぞれの流体規正搬送手段３０が連絡している。図示の例では、一方の水槽３２に投入される熱媒体は流体規正搬送手段３０を通じて反対側の水槽３３に至り、その移動の途中に蓄熱材３１との間で熱交換が行われる。水槽内の水頭は地中壁内部の帯水位および負荷の程度により調節され、流体規正搬送手段の流量は選択される。
この事例は、都市部において、駐車場の地下の有効利用の一策として現在検討されている。使用後、現場にビル等を構築する際においても現状復帰は容易である。
【００２７】
図８は、金網支持架台２１上に流体規正搬送手段２０を載置して太陽集熱器として使用した例を示している。金網支持架台は並列する縦筋２２と横筋２３からなり、縦筋は適当な緊張力を加えて張り渡されている。
【００２８】
図９および図１０は、水路Ｐに設置した大型熱交換器の実例を示している。図１０は図９のＸ−Ｘ線に沿った縦断面図である。
図中にて、４０は熱媒体供給配管、４１は回収樋、４２は屈曲設置した流体規正搬送手段、４３は吊下げ用のサポートを示している。この熱交換装置の原理は、液体／液体、液体／気体の間での熱交換に使用することができる。例えば、流体規正搬送手段には、フィルターを通して導入される新鮮海水を通し、水路には使用済みの廃棄温海水を流せば、両者の間で効率のよい低温熱交換が行われる。
【００２９】
こうした構成において、浸漬した流体規正搬送手段には浮力が作用するため、規模を大きくしても流体規正搬送手段には大きな荷重は加わりにくいため、大規模な熱交換システムを構築することができる。この方式は、蓄熱水槽にも転用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る流体規正搬送手段の一実施例を示す斜視説明図。
【図２】流体規正搬送手段の断面図。
【図３】面状要素が内圧を受けて広がった状態を示す断面図。
【図４】非常に大きな内圧を受けて面状要素が大きく離れた常態を示す断面説明図。
【図５】流体規正搬送手段を使用した地中蓄熱システムの一例を示す、図７のＶ−Ｖ線に沿った縦断面図。
【図６】図７の VI-VI線に沿った縦断面図。
【図７】地中蓄熱システムの一部断面平面図。
【図８】金網架台上に設置して太陽集熱装置として使用した例を示す斜視説明図。
【図９】水路を利用したクロスフロー熱交換システムの具体例を示す平面図。
【図１０】図９のＸ−Ｘ線に沿った縦断面図。
【図１１】すじ状ラミネートコーティング表層を持つ規正シートの従来例を示した断面説明図。
【図１２】カバー層を持つ規正シートの従来例を示した断面説明図。
【図１３】図１２の規正シートの問題点を図解した断面説明図。
【図１４】流体規正搬送手段の他の例を示す説明図。
【符号の説明】
１０    面状要素
１１    隔壁要素
１２    接着層
１３    接着層
１４    包囲通路
１５    面状要素の親液層
１６    外側の樹脂層
２０    流体規正搬送手段
２１    金網支持架台
２２    縦筋
２３    横筋
３０    流体規正搬送手段
３１    蓄熱材
３２    水槽
３３    水槽
４０    熱媒体供給配管
４１    回収樋
４２    流体規正搬送手段
４３    吊下げ用のサポート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
0003665975.tif 000013
【図１３】
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【図１４】
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