(57)【要約】【課題】長い時間にわたって高い機械的応力に耐えることができる熱交換器を提供する。【解決手段】複数の管状要素又はコア部（１）を備えた熱交換器であって、各管状要素又はコア部が、支持用シリンダー又は支持用ハーフシリンダー（２）と、少なくとも１つの湾曲した熱交換プレート（３c、３f）であって、各熱交換プレートが第１空洞部を第２空洞部から隔てており、第１空洞部には液体（４）が入っており、第２空洞部には冷却液（５c、５f）が入っており、冷却液は、熱交換プレートを熱膨張又は収縮させ、これにより、第１空洞部内の液体をそれぞれ圧縮又は圧力低下させる熱交換プレートと、外側保持管又は保持用半管部（６）とを備える。本発明による熱交換器は、ポンプ及びシステムに応用でき、高い機械的応力に耐えることを可能にする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の管状要素又はコア部（１、１０１）を備えた熱交換器であって、
支持用シリンダー又は支持用ハーフシリンダー（２、１０２）と、
少なくとも１つの湾曲した熱交換プレート（３、３c、３f、１０３）であって、各熱交換プレートが第１空洞部を第２空洞部から隔てており、前記第１空洞部には液体（４、１０４）が入っており、前記第２空洞部には冷却液（５、５c、５f、１０５）が入っており、前記冷却液は、前記熱交換プレートを熱膨張又は収縮させることにより、前記第１空洞部内の前記液体をそれぞれ圧縮又は膨張させる熱交換プレートと、
外側保持管又は保持用半管部（６、１０６）と、を備える熱交換器。
【請求項２】
請求項１の熱交換器において、
前記液体（４）が高熱膨張係数を有することを特徴とする熱交換器。
【請求項３】
請求項１または２に記載の熱交換器において、
前記外側保持管又は保持用半管部（６、１０６）と、前記熱交換プレート（３、３c、３f、１０３）と、前記支持用シリンダー又は支持用ハーフシリンダー（２、１０２）とは、直径が減少することを特徴とする熱交換器。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の熱交換器において、
前記第１及び第２の空洞部は、一方の側において、前記熱交換プレート（３、３c、３f、１０３）の１つによって範囲が定められており、かつ、他方の側において、前記支持用シリンダー若しくは支持用ハーフシリンダー（２、１０２）又は前記外側保持管若しくは保持用半管部（６、１０６）によって範囲が定められており、前記熱交換プレート（３、３c、３f、１０３）、前記支持用シリンダー又は支持用ハーフシリンダー（２、１０２）、及び、前記外側保持管又は保持用半管部（６、１０６）は同心となっていることを特徴とする熱交換器。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の熱交換器において、
各管状要素（１）は、前記管状要素の各端部においてフランジによって閉じられており、前記フランジの一方は、前記液体（４）が前記フランジを通って循環できるように構成されており、前記フランジの他方は前記循環をさせないことを特徴とする熱交換器。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の熱交換器において、
各管状要素（１）は、前記管状要素の各端部においてフランジによって閉じられており、前記フランジの少なくとも１つは、前記冷却液（５、５c、５f）が前記フランジを通って循環できるように構成されていることを特徴とする熱交換器。
【請求項７】
請求項６に記載の熱交換器において、
前記フランジは、高温源によって加熱された冷却液と、低温源によって冷却された冷却液が交互に循環できるように構成されていることを特徴とする熱交換器。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の熱交換器において、
前記熱交換プレート（３）の１つは、前記液体（４）と接触している複数の第１フィン（３１）を備えていることを特徴とする熱交換器。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の熱交換器において、
前記熱交換プレート（３f）の１つは、冷却液（５f）と接触している複数の第１フィン（３１）を備えていることを特徴とする熱交換器。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の熱交換器において、
前記熱交換プレート（３、３c）の１つは、冷却液（５、５c）と接触している複数の第２フィン（３２）を備えていることを特徴とする熱交換器。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一項に記載の熱交換器において、
複数の前記管状要素（１）が互いに平行であることを特徴とする熱交換器。
【請求項１２】
請求項１１に記載の熱交換器において、
前記複数の管状要素（１）は、ストラップによってまとめて保持されており、各ストラップは、１つの管状要素をクランプ止めしており、少なくとも２つの管状要素の間に配置されたねじ付きロッド（７）に取り付けられていることを特徴とする熱交換器。
【請求項１３】
請求項１１に記載の熱交換器において、
前記複数の管状要素（１）は、ストラップによってまとめて保持されており、各ストラップは、１つの管状要素をクランプ止めしており、互いに溶接されていることを特徴とする熱交換器。
【請求項１４】
請求項１１に記載の熱交換器において、
前記複数の管状要素（１）は、ストラップによってまとめて保持されており、各ストラップは、１つの管状要素をクランプ止めしており、互いに蝋付けされていることを特徴とする熱交換器。
【請求項１５】
請求項１１に記載の熱交換器において、
各管状要素又はコア部（１、１０１）は、冷却液用の導管（８、９、１０８、１０９）と、前記冷却液用導管（８、９、１０８、１０９）から前記熱交換プレート（３、１０３）に前記冷却液を噴霧するように構成されたスプレーノズル（１２、１３、１１２、１１３）とをさらに備えていることを特徴とする熱交換器。
【請求項１６】
流体の運動によって制御手段を作動させるように構成されたポンピングピストンと、
動的手段によって前記ポンピングピストンに接続されており、請求項１から１５までのいずれかの前記熱交換器の前記液体（４）の運動によって作動するように構成されたドライブピストンと、
高温源と、
低温源と、を備えるポンプ。
【請求項１７】
請求項１６のポンプにおいて、
前記ポンプは、前記高温源によって加圧下で加熱された冷却液と、前記低温源によって大気圧下で冷却された冷却液とを前記熱交換器の前記管状要素又はコア部（１）に交互に供給するように構成されたバイパスをさらに備えることを特徴とするポンプ。
【請求項１８】
請求項１６又は１７に記載のポンプと、
流体貯蔵部と、
制御手段と、を備えるシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプの内部で、膨張により加圧下の液体を生成するのに用いられる熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
液圧利用ポンプ及びこのようなポンプが組み込まれた液圧利用システムは、従来技術で、特に特許出願ＦＲ−Ａ−２  ８５１  ７９６及びＷＯ−Ａ−２００４／０７９１９４より公知である。
液圧利用システムは、液圧利用ポンプと、作動液貯蔵部と、液圧利用モータとを備えている。
液圧利用ポンプは、少なくとも１つのポンピングピストンと、同一の差動ピストンの２つの段階から構成されるドライブピストンとを備える。ポンピングピストンはポンピングシリンダー内のポンピングチャンバーの範囲を定めており、ドライブピストンはドライブシリンダー内のドライブチャンバーの範囲を定めている。ポンピングピストン及びドライブピストンは、ドライブチャンバーの容積の増大がポンピングチャンバーの容積の減少に対応し、その逆も成立するような動的接続手段(kinematic connecting means)によって互いに接続されている。
【０００３】
ポンピングチャンバーは、液圧利用システムの作動液貯蔵部と、液圧利用ポンプが動力を供給する液圧利用システムの液圧利用モータとに液圧が利用できるように接続されている。
液圧利用ポンプのドライブチャンバーは、管状熱交換束(tubular heat exchange bundle)に液圧を利用できるように接続されている。高熱膨張係数の液体がドライブチャンバー及び管状熱交換束内にある。この高熱膨張係数の液体は、高温源及び低温源との熱交換関係に交互におかれる。
よって、高熱膨張係数の液体は、熱膨張と熱収縮に交互にさらされ、これは、それぞれ、ドライブチャンバーの容積を増やしながらポンピングチャンバーの容積を減らし、これにより作動液を液圧利用モータへ、そして、液圧利用システムの作動液貯蔵部に押し込む、又は、ドライブチャンバーの容積を減らし、これにより液圧利用システムの作動液貯蔵部から作動液を吸い込ませる。ポンピング効果が、このように作動液の排出及び吸い込み運動を交互に行うことによって得られる。
管状熱交換束は、直立した管の束によって構成されており、その管は下端が閉じられており、上端が収集部によって互いにつながっている。収集部の中へは、ドライブチャンバーに接続された導管が開口している。
【０００４】
管状熱交換束は、横方向仕切りによって分割された封入体内部に配置されている。熱を絶縁するこの仕切りには穴があけられており、これにより、仕切りと管との間で可能な限り良好な不透過性を維持しながら、各管を仕切りの一方の側から他方の側まで通すことが可能となっている。
封入体は、このように、循環する低温冷却液を備えた下部チャンバーと、循環する高温冷却液を備えた上部チャンバーとに分割されている。
管状熱交換束は、これにより、封入体内部で上下運動することよって、低温冷却液及び高温冷却液と交互に熱交換関係におかれる。この上下運動は、ジャッキねじによって行われる。
高熱膨張係数の流体が交互に熱膨張及び収縮にさらされることより、管状熱交換束が交互に膨張及び収縮し、これにより各管が伸張するようになり、最終的に管状熱交換束を構成している管に疲労を引き起こす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】仏国特許出願公開第２８５１７９６号明細書
【特許文献２】国際公開第２００４／０７９１９４号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、長い時間にわたって高い機械的応力に耐えることができる熱交換器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した目的は、複数の管状要素又はコア部を備えた熱交換器であって、各管状要素又はコア部が、支持用シリンダー又は支持用ハーフシリンダーと、少なくとも１つの湾曲した熱交換プレートであって、各熱交換プレートが第１空洞部を第２空洞部から隔てており、第１空洞部には液体が入っており、第２空洞部には冷却液が入っており、冷却液は、熱交換プレートを熱膨張又は収縮させ、これにより、第１空洞部内の液体をそれぞれ圧縮又は膨張させる熱交換プレートと、外側保持管又は保持用半管部とを備える熱交換器によって達成される。
【０００８】
他の特徴によれば、液体は高熱膨張係数を有する。
別の特徴によれば、外側保持管又は保持用半管部と、熱交換プレートと、支持用シリンダー又は支持用ハーフシリンダーとは、直径が減少する。
別の特徴によれば、第１及び第２の空洞部は、一方の側において、熱交換プレートの１つによって、かつ、他方の側において、支持用シリンダー若しくは支持用ハーフシリンダー又は外側保持管若しくは保持用半管部によって範囲が定められており、熱交換プレート、支持用シリンダー又は支持用ハーフシリンダー、及び、外側保持管又は保持用半管部は同心となっている。
【０００９】
別の特徴によれば、各管状要素は、管状要素の各端部においてフランジによって閉じられており、フランジの一方は、液体がフランジを通って循環できるように構成されており、フランジの他方は循環をさせない。
別の特徴によれば、各管状要素は、管状要素の各端部においてフランジによって閉じられており、フランジの少なくとも１つは、冷却液が前記フランジを通って循環できるように構成されている。
別の特徴によれば、フランジは、高温源によって加熱された冷却液と、低温源によって冷却された冷却液が交互に循環できるように構成されている。
別の特徴によれば、熱交換プレートの１つは、液体と接触している複数の第１フィンを備えている。
別の特徴によれば、熱交換プレートの１つは、冷却液と接触している複数の第１フィンを備えている。
別の特徴によれば、熱交換プレートの１つは、冷却液と接触している複数の第２フィンを備えている。
【００１０】
別の特徴によれば、複数の管状要素が互いに平行である。
別の特徴によれば、複数の管状要素は、ストラップによってまとめて保持されており、各ストラップは、１つの管状要素をクランプ止めしており、少なくとも２つの管状要素の間に配置されたねじ付きロッドに取り付けられている。
別の特徴によれば、複数の管状要素は、ストラップによってまとめて保持されており、各ストラップは、１つの管状要素をクランプ止めしており、互いに溶接されている。
別の特徴によれば、複数の管状要素は、ストラップによってまとめて保持されており、各ストラップは、１つの管状要素をクランプ止めしており、互いに蝋付けされている。
別の特徴によれば、各管状要素又はコア部は、冷却液用の導管と、冷却液用導管から熱交換プレートに冷却液を噴霧するように構成されたスプレーノズルとをさらに備えている。
【００１１】
本発明は、流体の運動によって制御手段を作動させるように構成されたポンピングピストンと、動的手段によってポンピングピストンに接続されており、上記の熱交換器の液体の運動によって作動するように構成されたドライブピストンと、高温源と、低温源とを備えるポンプにも関するものである。
別の特徴によれば、ポンプは、高温源によって加圧下で加熱された冷却液と、低温源によって大気圧下で冷却された冷却液とを熱交換器の管状要素又はコア部に交互に供給するように構成されたバイパスをさらに備える。
本発明は、上記のポンプと、流体貯蔵部と、制御手段とを備えるシステムにも関するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態による熱交換器の管状要素の斜視図である。
【図２】本発明の第２実施形態による熱交換器の断面図である。
【図３】本発明の第３実施形態による熱交換器の長手方向断面図である。
【図４】本発明の第４実施形態による熱交換器の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明による複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
種々の図面における同一の符号は、実質的に同一の構成を示すものである。
本実施形態による熱交換器は、複数の管状要素を備える。各管状要素は、支持用シリンダーと、第１空洞部及び第２空洞部を隔てる少なくとも１つの湾曲した熱交換プレートと、外側保持管とを備える。第１空洞部には液体が入っており、第２空洞部には冷却液が入れられる。冷却液は、プレートを熱膨張または収縮させ、これにより第１空洞部の液体を圧縮又は膨張させる。
熱交換プレートは、冷却液と接触することにより、熱交換器を通って循環する冷却液又は複数の冷却液の温度の関数として膨張又は収縮をし、これにより、第１空洞部、そしてそれ故にその第１空洞部に入っている液体を圧縮又は膨張させる。
耐圧性が高いが、熱伝導性が低くてもよい材料からなる支持用シリンダー及び外側保持管は、熱交換器の膨張を著しく制限し、これにより、従来技術で公知である管状熱交換束より長く高い機械的応力に耐えることを可能にする。
【００１４】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による熱交換器の管状要素の斜視図を表している。
熱交換器は、複数の管状要素を備える。
第１実施形態では、各管状要素が外側保持管６を備えており、外側保持管６には、それぞれ外側プレート及び内側プレートと呼ばれる２つの熱交換プレート３c、３fが入っている。熱交換プレート３c、３f自体には、支持用シリンダー２が入っている。この実施形態では、熱交換プレート３c、３fが円筒形をしている。湾曲しているが円筒形ではない、又は、円筒形の一部のみを形成する１つ以上の熱交換プレートを有する他の実施形態も考えられる。支持用シリンダー２は、例えば円柱である。外側保持管６、２つの熱交換プレート３c、３f及び支持用シリンダー２は実質的に同心である。
【００１５】
２つの熱交換プレート３c、３fの間に形成されている第１の空洞部には、液体４が入っている。好ましくは、液体４は高熱膨張係数を有する。熱交換プレートは、冷却液と液体４との間の熱交換を可能とする。よって、液体４は、熱交換器を通って循環する冷却液又は複数の冷却液の温度の関数として膨張又は収縮し、これにより液体４の熱膨張又は熱収縮が生じる。生じる膨張又は収縮は、液体の熱膨張係数が高くない場合、及び、液体４の膨張又は収縮がただ単に熱交換プレートの熱膨張又は熱収縮によるものである場合にさらに大きくなる。
一方の熱交換プレート３cと外側保持管６との間、及び、他方の熱交換プレート３fと支持用シリンダー２との間にそれぞれ形成された２つの他の空洞部には、それぞれ、液体状態の高温冷却液５Ｃ及び低温冷却液５Ｆが入っている。
【００１６】
本実施形態による熱交換器の目的の１つは、熱交換プレートと冷却液５c、５fとの間の熱交換によって液体４を膨張又は収縮させ、それでいて液体を常に液体状態のままにすることである。このような熱交換を特に持続時間の点で最適化するために、これらの熱交換プレート３c、３fは、非常によい熱伝導率を有する材料、例えば金属から作られる。これは、液体４との良い熱交換をも可能にするものであり、このことは、液体４が高い熱膨張係数を有するときに特に重要である。
【００１７】
熱交換器が疲労によりよく耐えるように、外側保持管６及び支持用シリンダー２は、高耐圧材からできている。例えば、非限定的な例を挙げれば、これらは、炭素複合材又はフィラメント巻材(filament-wound material)又はガラスから作られる。これらの材料は、熱伝導率が低いという利点もあり（例えば、０．０３４Ｗ／ｍＫから０．０４５Ｗ／ｍＫ）、このため、熱交換器の外部への熱損失を相当に制限することもできる。高熱膨張係数の液体を使用しない場合は、熱損失は、熱伝導率が低い液体を用いることで制限することができる。高圧が、特に高温冷却液５cと接触している熱交換プレートにかかる。この熱交換プレートは厚みが薄く、通常数十ミリメートルから数ミリメートルであり、熱交換プレートを構成している金属、及び、用途に応じた熱交換器のサイズによって決まる。よって、熱交換の速度は上がるが、熱交換プレートが弱くなることない。なぜならば、膨張中は圧力が熱交換プレートに、従来技術のように主に長手方向にではなく、主に放射方向に（かつ、好ましくは管状要素の内部の方に）かかるからである。
【００１８】
このように、従来技術で公知の管状熱交換束と異なり、本実施形態による熱交換器は、同じ厚さについて、より大きな直径の熱交換プレートであって、より大きな圧力に対してはるかに耐性があるものを使用可能にし、用途を広げることを可能にする。熱交換プレートの直径は、厚さ一定で大きくすることができる。これは、圧力が外側から内側へとかかり、内側から外側へとかからないため、又は、高耐圧材料で作られた外側保持管６若しくは支持用シリンダー２によって熱交換プレートが機械的応力に容易に耐えられるためである。外側保持管６又は支持用シリンダーが金属製であれば、システムの効率を低下させうる外側保持管６又は支持用シリンダーの膨張を防止するために、外側保持管６又は支持用シリンダーを熱から保護する必要がある。したがって、外側保持管の外側を低温冷却液５fで冷却することが考えられる。
【００１９】
実施形態の変形例では、外側保持管６及び支持用シリンダー２が両方とも金属から作られているが、管状要素はその端部の各々に、これら２つの部材２、６が高圧に耐えられるように、外側保持管に溶接又は蝋付けされたフランジを備えている。
好ましくは、高温冷却液５cは外側保持管６及び外側の熱交換プレート３cの間に入れられており、一方、低温冷却液５fは内側の熱交換プレート３f及び支持用シリンダー２の間に入れられている。
よって、熱交換プレート３cが膨張すると、熱交換プレート３fが放射方向の圧縮応力を受けることになる。支持用シリンダー２があるので、管状要素に放射方向で支持用シリンダー２の方向にかかるこの圧縮応力に、前記内側の熱交換プレート３fが耐えるのを補助することができる。
【００２０】
内側の熱交換プレート３fは、低温冷却液５fが入っている空洞部内に配置された複数の第１長手方向フィン３１をさらに備えている。これら第１長手方向フィン３１により、外側の熱交換プレート３cの膨張の結果として管状要素にかかる放射方向の圧縮応力により容易に耐えることができる。これら第１長手方向フィンは、支持用シリンダー２を内側の熱交換プレート３fのほぼ中心に位置決めするのにも役立つ。
外側の熱交換プレート３cは、高温冷却液５cが入っている空洞部内に配置された複数の第２長手方向フィン３２をさらに備えている。これら第２長手方向フィン３２は、とりわけ、外側の熱交換プレート３cを実質的に外側保持管６の中心に位置決めするのに役立つ。
熱交換プレート３c及び３fが鋼鉄から作られている例では、熱交換プレート３cが例えば厚さ３ｍｍであり、熱交換プレート３fが厚さ１ｍｍである。この場合、熱交換プレート３cは外側保持管６の助けをかりて４００×１０5パスカル（４００バール）の圧力に耐えることができる。熱交換プレート３fは、圧力が外側から内側へとかかるので、その厚さがより小さいにも拘わらず、熱交換プレート３cと同じ圧力に耐えることができる。
円筒形の熱交換プレート３fは、低温源からくる低温冷却液５fと、低温冷却液５fの流れが止まったときの空気とに交互に接触する。
【００２１】
（第２実施形態）
図２は、本発明の第２実施形態による熱交換器の断面図を示している。
第２実施形態では、熱交換器が複数の管状要素１を備えている。各管状要素１は、熱交換プレート３が１つだけ入っている外側保持管６を備えており、熱交換プレート３自体には支持用シリンダー２が入っている。この実施形態でも、限定はしないが、熱交換プレート３は円筒形である。支持用シリンダー２は、例えば円柱である。外側保持管６、熱交換プレート３及び支持用シリンダー２は、実質的に同心である。
第１空洞部が熱交換プレート３と外側保持管６との間に形成されており、第２空洞部が熱交換プレート３と支持用シリンダー２との間に形成されている。これら空洞部の１つに液体４が入れられ一方、他方の空洞部には冷却液５が入れられる。液体４は、例えば、高い熱膨張係数を有する。したがって、前述したように、熱交換プレートだけの膨張に比べて液体をより圧縮することができる。
前述したように、熱交換プレート３は、熱交換を最適化するために、非常によい熱伝導率を有する材料、つまり、金属から作られている。
同様に、前述したように、外側保持管６及び支持用シリンダー２は、低熱伝導率を有する高耐圧材料、例えば炭素複合材又はフィラメント巻材又はガラス用のようなものからなる。
【００２２】
本実施形態では、高温及び低温冷却液がその流体を入れるために設けられた空洞部に交互に注入される。
好ましくは、液体４が外側保持管６と熱交換プレート３との間に入れられるのに対し、冷却液５が熱交換プレート３と支持用シリンダー２との間に入れられる。
よって、熱交換プレートが膨張すると、熱交換プレートは放射方向の圧縮応力を受ける。支持用シリンダー２の存在により、管状要素に交差する平面内で前記支持用シリンダー２の方向にかかるこの圧縮応力に熱交換プレート３が耐えるのを補助することができる。
熱交換プレート３は、液体４が入っている空洞部の内側に配置された複数の第１長手方向フィン３１をさらに備えている。これらの第１長手方向フィン３１により、熱交換面を増やすことができる。
熱交換プレート３は、冷却液５が入っている空洞部の内側に配置された複数の第２長手方向フィン３２をさらに備えている。これら第２長手方向フィン３２は、支持用シリンダー２を実質的に熱交換プレートの中心に位置決めすることと、熱交換プレート３が膨張した結果として管状要素を横断する方向にかかる圧縮応力から生じうる著しい変形により耐えやすくすることとの両方に役立つ。
【００２３】
図２に示されているように、管状要素は実質的に互いに平行であり、好ましくは直立している。管状要素は、好ましくはエネルギーの損失を制限するように互いに接触させ、例えば管状要素の軸が三面体を形成するように配置する。管状要素のこのような配置、及び、後述する管状要素の取り付け方法は、本発明の第１及び第３実施形態による管状要素１に応用することもできる。
各管状要素１は、不図示のストラップによってクランプ止めされている。ストラップは、三面体の中心に配置されたねじ付きロッド７に取り付けられている。
熱交換器の耐久力をより高めるために、管状要素１の配列は、人工樹脂によってまとめて保持されている。
【００２４】
実施形態の変形例では、ストラップが互いに溶接又は蝋付けされる。
さらに、各管状要素１は、不図示のフランジによってその端部の各々が閉じられている。前記フランジの一方のみが前記フランジを通って液体４が循環できるようにする必要がある。特に、液体４を循環させるように構成されたフランジは、全て、熱交換器を構成するさまざまな管状要素の同一の側に配置されなければならない。
他方、２つのフランジの一方又は両方がその又はそれらのフランジを通って冷却液５が循環できるようにすることも可能である。
【００２５】
（第３実施形態）
図３は、本発明の第３実施形態による熱交換器の長手方向断面図を示している。
第３実施形態では、熱交換器が複数の管状要素１を備えている。各管状要素１は、熱交換プレート３が１つだけ入っている外側保持管６を備えており、熱交換プレート３自体には、支持用シリンダー２が入っている。この実施形態でも、熱交換プレート３は直立しており、限定はしないが、円筒形である。支持用シリンダー２は、例えば円柱である。外側保持管６、熱交換プレート３及び支持用シリンダー２は実質的に同心である。
第１空洞部が熱交換プレート３と外側保持管６との間に形成されており、第２空洞部が熱交換プレート３と支持用シリンダー２との間に形成されている。これら空洞部の一方に液体４が入り、一方、他方の空洞部には冷却液５が入る。液体４は、例えば高熱膨張係数を有する。したがって、前述したように、熱交換プレートだけの膨張に比べ、液体をより圧縮することができる。
【００２６】
前述したように、熱交換プレート３は、熱交換を最適化するために、熱伝導率が非常によい材料、つまり、金属から作られる。
好ましくは、液体４は、外側保持管６と熱交換プレート３との間に入れられており、一方、冷却液５は、熱交換プレート３と支持用シリンダー２との間に入れられている。
よって、熱交換プレート３が膨張すると、熱交換プレート３は放射方向の圧縮応力を受けることになる。支持用シリンダー２の存在により、熱交換プレート３が、管状要素に交差する平面内で前記支持用シリンダー２の方向にかかるこの圧縮応力に耐えるのを補助することができる。
【００２７】
熱交換器は、支持用シリンダー２と、冷却液５が入っている空洞部との間に、高温または低温源からの高温又は低温冷却液を熱交換器へと供給する２つの導管８、９をさらに備えている。これらの導管は、第１隔離部１０によって互いから熱的に絶縁されており、また、第２隔離部１１によって冷却液が入っている空洞部から熱的に絶縁されている。第１及び第２の隔離部は、熱損失を回避するために、熱伝導率が非常に小さい材料から作られている。
スプレーノズル１２、１３が高温又は低温冷却液を毛細管を通して噴霧することを可能にする。毛細管は、導管８、９から、最初は空気で満たされていて、高温又は低温冷却液５を入れるためのものである空洞部まで、隔離部１０、１１を通って延びている。これらの毛細管は、冷却液が液体である場合、大気圧において冷却液を出口で正確に止め、冷却液が制御弁から熱交換プレート３まで行く時間を短縮することを可能にする。この噴霧は実質的に放射方向であり、熱交換プレート３に迅速かつ申し分なく霧を吹くことを可能にする。
【００２８】
（第４実施形態）
図４は、本発明の第４実施形態による熱交換器の断面図を示している。
この第４実施形態では、熱交換器が複数のコア部１０１を備えている。
各コア部１０１は、２つの要素１０７を備えており、この２つの要素１０７は相互に対称となっている。２つの要素１０７は、接合部１００において、流体を通さないように互いに接合されている。各コア部１０１は２つの保持用半管部１０６を備えており、この保持用半管部１０６は、それらの凹部側をコア部の外側へと向けている。したがって、２つの保持用半管部１０６は、それらの背部を互いの方へ向けている。各保持用半管部１０６には、熱交換プレート１０３が入っており、熱交換プレート１０３自体には、支持用ハーフシリンダー１０２が入っている。本実施形態において、熱交換プレート１０３は半円筒形である。熱交換プレート１０３は、保持用半管部１０６の内側にある肩部１１４によって支えられ、例えば溶接部である保持手段によってこの肩部に保持されるように挿入されている。
【００２９】
第１空洞部が熱交換プレート１０３と保持用半管部との間に形成されており、第２空洞部が熱交換プレート１０３と支持用ハーフシリンダー１０２との間に形成されている。これらの空洞部の一方には液体１０４が入るのに対し、他方の空洞部には冷却液１０５が入る。液体１０４は、例えば高熱膨張係数を有する。したがって、前述したように、熱交換プレートだけの膨張に比べて液体をより圧縮することができる。
前述したように、熱交換プレートは、熱交換を最適化するために、熱伝導率が非常に高い材料、つまり、金属から作られる。
好ましくは、液体１０４は保持用半管部と熱交換プレート１０３との間に入れられているのに対し、冷却液１０５は、支持用ハーフシリンダー１０２に入っている噴霧装置によって熱交換プレート１０３上に噴霧される。
【００３０】
よって、熱交換プレート１０３が膨張すると、熱交換プレート１０３に放射方向の圧縮応力がかかる。熱交換プレート１０３の形状に加え、支持用ハーフシリンダー１０２の存在により、管状要素に交差する平面内において前記支持用ハーフシリンダー１０２の方向にかかる圧縮応力にこの熱交換プレート１０３が耐えるのを補助することができる。
各支持用ハーフシリンダー１０２の噴霧装置は、２つの導管１０８、１０９を備えており、この導管１０８、１０９は、高温または低温源からの高温または低温冷却液を熱交換器に供給する。これらの導管は互いから熱的に絶縁されており、また、冷却液が入っている空洞部から熱的に絶縁されている。スプレーノズル１１２、１１３により、導管１０８、１０９からの高温又は低温冷却液を熱交換プレート１０３に噴霧することができる。この噴霧は実質的に放射方向に行われ、熱交換プレート１０３の噴霧を迅速で申し分なく行うことを可能にする。
熱交換プレートの周囲は、円形又は円筒形でなくてもよい。縦溝付きのケーキ型を思わせるような丸い突出がある形状又はアーチ状の形状は、周囲の長さが増加したことによる利益を得ることができ、したがって、熱交換プレートがより大きな線膨張をすること、そしてそれ故に、熱交換プレートが空洞部１０４の中にある液体を圧縮して排除することに寄与する。
【００３１】
本発明の前述した４つの実施形態において、冷却液５、５c、５fは、例えば水であり、液体４は、例えばエタノールである。エタノールの熱膨張係数は、１．１×１０-3Ｋ-1である。
高温冷却液５cは、低温源によって加熱され、また、低温冷却液５fは、低温源により冷却される。
高温源は、例えばソーラーパネルである。この場合、高温源により生成されるエネルギー流は小さく、得ることのできるエネルギーを保存するためには、熱損失を最小限に抑えることが特に重要である。
【００３２】
本発明による熱交換器は、ポンプに取り付けるためのものであり、そのポンプは、流体（液圧を利用した液体又は気体）の運動によって制御手段を作動させるように構成されたポンピングピストンと、動的手段によってポンピングピストンに接続されており、高温源によって、及び、低温源によって、前述した熱交換器からくる液体４の運動により作動されるように構成されたドライブピストンとをさらに備える。
ポンプには、例えば、いくつかの熱交換器が入っている。
ポンプは、稼働するために、高温源によって加熱された高温冷却液及び低温源によって冷却された低温冷却液を熱交換器の管状要素１に交互に供給できるようにするバイパスをさらに備えている。これは、交互に熱膨張及び収縮を行わせ、これにより、ドライブピストンを作動させられるようにするためにである。
【００３３】
本発明によるポンプは、制御手段、例えばモータと、流体貯蔵部とをさらに備えるシステムに取り付けるためのものである。
システムは、例えばエアコンである。この場合、ポンピングチャンバーは、気体を取り入れて圧縮し、コンプレッサーとしての役割を果たす。高温源は、例えば、１つ以上のソーラーパネル又は高温冷却液を貯えるための等温化タンク(isothermal tank)である。等温化タンクは、夜に使用することができる。低温源は、例えば、観賞用の池又はスイミングプールである。
【００３４】
変形例において、システムは、家庭用の電気を生成する液圧利用装置である。この場合、制御手段は、液圧利用モータである。高温源は、例えば、１つ以上のソーラーパネル又は冷却液を貯えるための等温化タンク(isothermal tank)である。等温化タンクは、夜に使用することができる。低温源は、例えば、観賞用の池又はスイミングプールである。
【００３５】
変形例において、システムは、地熱エネルギーから家庭用の電気を生成する液圧利用装置である。この場合、液圧利用ポンプが液圧利用モータを作動させ、液圧モータが発電機を駆動する。この場合の高温源は、地熱エネルギーによって生成された温水からなり、また、低温源は、例えば自然環境、つまり、山腹に流れる雨水、川、海などによって構成される。
【００３６】
システムがソーラーパネルによって構成される高温源を備える場合、高温冷却液回路における主たる圧力(prevailing pressure)は、冷却液（例えば水）を液体の状態に維持するために比較的高くなければならない。システムによって生成された圧力の一部は、冷却液をソーラーパネルに再注入するのに用いられる。さもなければ、水は気化する。他方、低温冷却液回路における主たる圧力は、周囲圧力であってもよい。したがって、この場合には、前述した第１実施形態による管状要素を備えた熱交換器を用いることが特に適している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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