(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通過する流体を送る用の流体チャネルであって、
それぞれが内部表面及び外部表面を画定する、離間された第１の壁及び第２の壁と、
離間された前記第１の壁及び前記第２の壁の複数の前記内部表面の間に画定される流路と、
前記流路の第１端部と連通する、前記流体を前記流路へ送る用の流体取入部と、
前記流路の第２端部と連通する、前記流体を前記流路から排出する用の流体排出部と、
前記流体チャネルの離間された前記第１の壁及び前記第２の壁のうちの少なくとも１つの前記内部表面に形成される複数の性能強化特徴と
を備え、
前記複数の性能強化特徴は、
離間された前記第１の壁及び前記第２の壁のうちの少なくとも１つの前記内部表面の上方に位置する一点である先端部と、
基部と、
前記先端部で接続された一対の直線部であって、前記先端部と前記基部とを互いに接続する一対の直線部と
を有する複数の離間された三角形の突起部からなり、
離間された前記第１の壁及び前記第２の壁のうちの前記少なくとも１つの前記外部表面は、ほぼ連続的で穿孔のない接触表面を提供し、
前記複数の性能強化特徴は、離間された前記第１の壁及び前記第２の壁の両方の前記内部表面上に形成され、
離間された前記第１の壁及び前記第２の壁は、それぞれ厚みを有し、前記複数の性能強化特徴は、前記第１の壁及び前記第２の壁のうちのいずれかの前記厚みの半分より短い距離で離間された前記第１の壁及び前記第２の壁のうちの前記少なくとも１つの前記内部表面から突出する、
流体チャネル。
【請求項２】
前記流体チャネルは、熱交換器または加湿器に組み込まれ、
前記複数の性能強化特徴は、熱交換デバイスに組み込まれた場合に複数の伝熱強化特徴として機能し、加湿デバイスに組み込まれた場合には複数の質量伝達強化特徴として機能する、
請求項１に記載の流体チャネル。
【請求項３】
前記先端部は、前記基部からほぼ上流へと方向付けられ、かつ前記三角形の突起部の最も上流側の領域に位置する、
請求項１または２に記載の流体チャネル。
【請求項４】
前記先端部は、流入流動から離れる方向に向けられる、
請求項１または２に記載の流体チャネル。
【請求項５】
それぞれが内部表面及び外部表面を画定する離間された第１の壁及び第２の壁を有する流体チャネルを、それぞれが形成する、互いにほぼ平行して離間された関係に配置される複数の管状部材と、
前記複数の管状部材のそれぞれの離間された前記第１の壁及び前記第２の壁の複数の前記内部表面の間に画定される複数の第１流体流路と、
各々が隣接する前記複数の管状部材の間に画定される複数の第２流体流路と、
前記複数の第１流体流路を通って流体を取入及び排出する用の第１セットの流体流路と連通する、１対の取入及び排出マニホールドと、
前記複数の管状部材の各々の離間された前記第１の壁及び前記第２の壁のうちの少なくとも１つの前記内部表面上に形成される、複数の性能強化特徴と、
を備える熱交換器であって、
前記複数の性能強化特徴は、
離間された前記第１の壁及び前記第２の壁のうちの少なくとも１つの前記内部表面の上方に位置する一点である先端部と、
基部と、
前記先端部で接続された一対の直線部であって、前記先端部と前記基部とを互いに接続する一対の直線部と
を有する複数の離間された三角形の突起部からなり、
離間された前記第１の壁及び前記第２の壁のうちの前記少なくとも１つの前記外部表面は、ほぼ連続的で穿孔のない接触表面を提供し、
前記複数の性能強化特徴は、前記管状部材の離間された前記第１の壁及び前記第２の壁の両方の前記内部表面上に形成され、離間された前記第１の壁及び前記第２の壁は、それぞれ厚みを有し、前記複数の性能強化特徴は、前記第１の壁及び前記第２の壁のうちのいずれかの前記厚みの半分より短い距離で前記内部表面から突出する、
熱交換器。
【請求項６】
前記複数の性能強化特徴は、複数の伝熱強化部であり、前記先端部は、前記基部からほぼ上流へと方向付けられ、かつ前記三角形の突起部の最も上流側の領域に位置する、
請求項５に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記複数の伝熱強化部は、複数の行に形成され、前記複数の行は、前記第１の壁及び前記第２の壁のうちの前記少なくとも１つの前記内部表面の長さに沿って延伸する、
請求項６に記載の熱交換器。
【請求項８】
前記複数の伝熱強化部の、隣接する前記複数の行は、前記管状部材の幅に沿って互いから離間される、
請求項７に記載の熱交換器。
【請求項９】
前記複数の伝熱強化部の、隣接する前記複数の行は、互いに近接して配置されて前記管状部材の幅にわたって鋸歯配置を形成する、
請求項７または８に記載の熱交換器。
【請求項１０】
前記複数の伝熱強化部の隣接する前記複数の行は、相互に千鳥状、または相互に直列なパターンに配置される、
請求項７から９のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項１１】
前記熱交換器は、前記複数の第２流体流路に配置される複数の伝熱表面をさらに備え、前記複数の伝熱表面は、前記複数の第２流体流路を画定する隣接する前記複数の管状部材の離間された前記第１の壁及び前記第２の壁の複数の前記外部表面に対し接触して封止する、
請求項５から１０のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項１２】
離間された前記第１の壁及び前記第２の壁のうちの前記少なくとも１つの前記外部表面は、蝋付け材料で充填されたインデンテーションを有する、請求項１１に記載の熱交換器。
【請求項１３】
それぞれが内部表面及び外部表面を画定する離間された第１の壁及び第２の壁を有する流体チャネルを、それぞれが形成する、互いにほぼ平行して離間された関係に配置される複数の管状部材と、
前記複数の管状部材のそれぞれの離間された前記第１の壁及び前記第２の壁の複数の前記内部表面の間に画定される複数の第１流体流路と、
各々が隣接する前記複数の管状部材の間に画定される複数の第２流体流路と、
前記複数の第１流体流路を通って流体を取入及び排出する用の第１セットの流体流路と連通する、１対の取入及び排出マニホールドと、
前記複数の管状部材の各々の離間された前記第１の壁及び前記第２の壁のうちの少なくとも１つの前記内部表面上に形成される、複数の性能強化特徴と、
を備える熱交換器であって、
前記複数の性能強化特徴は、
離間された前記第１の壁及び前記第２の壁のうちの少なくとも１つの前記内部表面の上方に位置する一点である先端部と、
基部と、
前記先端部で接続された一対の直線部であって、前記先端部と前記基部とを互いに接続する一対の直線部と
を有する複数の離間された三角形の突起部からなり、
離間された前記第１の壁及び前記第２の壁のうちの前記少なくとも１つの前記外部表面は、ほぼ連続的で穿孔のない接触表面を提供し、
各管状部材は、第１のプレート及び第２のプレートを係合することによって形成され、
前記第１のプレート及び前記第２のプレートのそれぞれは、
略平面状の中央部分と、
複数の開口が形成されている、略平面状の前記中央部分と異なる平面に置かれる１対の起立ボス部と、
略平面状の前記中央部分及び前記１対の起立ボス部を囲む周辺フランジであって、前記第１のプレート及び第２のプレートが向かい合った係合関係に配置された場合に前記第１のプレート及び前記第２のプレートを一緒に封止することでそれらの間に前記複数の第１流体流路を画定する略平面状の前記中央部分を離間するように略平面状の前記中央部分及び前記１対の起立ボス部のどちらとも異なる平面に存在する前記周辺フランジと、
を含み、
前記熱交換器は、
前記複数の性能強化特徴が形成される少なくとも１つのインサートであって、前記複数の管状部材の離間された前記第１の壁及び前記第２の壁のうちの前記少なくとも１つの前記内部表面に固定される、前記管状部材の離間された前記第１の壁及び前記第２の壁のうちの前記少なくとも１つの前記内部表面に固定される前記少なくとも１つのインサートと、
離間された前記第１の壁及び前記第２の壁のうちの前記少なくとも１つの前記内部表面から突出する、少なくとも１対の位置付けディンプルと、
をさらに備え、
前記インサートは、前記少なくとも１対の位置付けディンプルを受け入れて係合するように、少なくとも１対の開口がさらに形成されている、
熱交換器。
【請求項１４】
離間された前記第１の壁及び前記第２の壁の各々は、前記内部表面から突出する複数の位置付けディンプルを含み、離間された前記第１の壁上の前記複数の位置付けディンプルは、離間された前記第２の壁上の前記複数の位置付けディンプルと整列及び当接し、
前記性能強化特徴の前記先端部は、前記インサートの表面から突出する、
請求項１３に記載の熱交換器。
【請求項１５】
前記複数の性能強化特徴は、複数の伝熱強化部であり、前記先端部は、前記基部からほぼ上流へと方向付けられ、かつ前記三角形の突起部の最も上流側の領域に位置する、
請求項１４に記載の熱交換器。
【請求項１６】
前記複数の伝熱強化部は、複数の行に形成され、前記複数の行は、前記インサートの内部表面の長さに沿って延伸する、
請求項１５に記載の熱交換器。
【請求項１７】
前記複数の伝熱強化部の、隣接する前記複数の行は、前記インサートの幅に沿って互いから離間される、
請求項１６に記載の熱交換器。
【請求項１８】
前記複数の伝熱強化部の、隣接する前記複数の行は、互いに近接して配置されて前記インサートの幅にわたって鋸歯配置を形成する、
請求項１６または１７に記載の熱交換器。
【請求項１９】
前記複数の伝熱強化部の隣接する前記複数の行は、相互に千鳥状、または相互に直列なパターンに配置される、
請求項１６から１８のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項２０】
熱交換器用の流体チャネルを製造する方法であって、
厚みを有して内部表面及び外部表面を画定するシート材料を提供する段階と、
前記シート材料において、複数の伝熱強化部を、前記材料の前記内部表面上方にパターンに形成する段階であって、前記複数の伝熱強化部は、
前記シート材料の前記内部表面の上方に位置する一点である先端部と、
基部と、
前記先端部で接続された一対の直線部であって、前記先端部と前記基部とを互いに接続する一対の直線部と
を有する複数の離間された三角形の突起部からなり、前記シート材料の前記外部表面は、ほぼ連続的で穿孔のないままに残る、段階と、
前記シート材料を所望のサイズに切断する段階と、
切断された前記シート材料を細長い管状部材の形状に形成する段階と、
流体を送る用の流体チャネルを蝋付けすることによって画定すべく、前記細長い管状部材の周辺エッジを封止する段階と、
を備え、
前記複数の伝熱強化部は、プレスダイ構成を用いてコイニングすることによって、前記シート材料に形成され、
前記方法は、
形成される前記複数の伝熱強化部のネガ型を有して１対の切断表面を提供するほぼＶ字型スロットを有するメス型ダイからなる切断ツールを提供する段階と、
前記シート材料の前記内部表面上に前記複数の伝熱強化部を形成すべく、前記切断ツールを前記シート材料の前記内部表面に対して下方に押圧する段階と
をさらに備え、
前記切断ツールは、前記シート材料の前記外部表面を穿孔のない状態にする、
方法。
【請求項２１】
前記複数の伝熱強化部は、前記先端部が、前記基部からほぼ上流へと方向付けられ、かつ前記三角形の突起部の最も上流側の領域に位置するよう、前記シート材料の前記内部表面から突出する、
請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
それぞれが第１気体流または第２気体流のいずれか用の複数の気体流路である複数の流体チャネルを画定する、積層に配置される複数のプレートと、
うちの１つが前記積層における各１対の隣接するプレートの間に提供されて前記１対の隣接するプレートに対して封止される、複数の透水性膜と、
を備える加湿器であって、
前記積層の全体にわたって前記第１気体流用の複数の気体流路が前記第２気体流用の複数の気体流路と交互するように、及び、前記複数の透水性膜の各々が前記第２気体流用の前記複数の気体流路のうちの１つから前記第１気体流用の前記複数の気体流路のうちの１つを分離するように、前記複数のプレートは積層され、
前記第１気体流及び前記第２気体流のうちの少なくとも１つ用の前記複数の気体流路は、
前記気体流路の表面の上方に位置する一点である先端部と、
基部と、
前記先端部で接続された一対の直線部であって、前記先端部と前記基部とを互いに接続する一対の直線部と
を有する複数の離間された三角形の突起部からなる複数の質量伝達強化特徴である複数の性能強化特徴をさらに含み、前記先端部は、前記第１気体流及び前記第２気体流のうちの前記少なくとも１つ内に複数の渦を形成し、前記気体流路は、ほぼ連続的で穿孔のない外部表面を有する、
加湿器。
【請求項２３】
前記先端部は、前記基部からほぼ上流へと方向付けられ、かつ前記三角形の突起部の最も上流側の領域に位置する、
請求項２２に記載の加湿器。
【請求項２４】
前記複数のプレートの各々は、
（１）前記プレートの上部に沿う開口上部、及び、前記プレートの底部に沿う開口底部を有する、前記プレートの中央部に画定される流場と、
（２）前記流場内に設置されて前記プレートの前記上部及び前記底部の間に延伸する複数の支持構造と、
を含み、
前記第１気体流または前記第２気体流のうちのいずれか用の前記複数の気体流路を形成する複数の流路をそれらの間に画定するように、前記複数の支持構造の１つの側壁は隣接する前記支持構造の前記側壁から離間され、
前記加湿器はさらに、
前記第１気体流用の１対のマニホールドと、
前記第２気体流用の１対のマニホールドと、
を備え、
第１対の前記マニホールドは、前記第１気体流用の前記複数の気体流路を画定する第１複数の前記プレートと流動連通し、
第２対の前記マニホールドは、前記第２気体流用の前記複数の気体流路を画定する第２複数の前記プレートと流動連通し、前記加湿器は、前記第１気体流から前記第２気体流へ水蒸気を送る、
請求項２２または２３に記載の加湿器。
【請求項２５】
前記複数の支持構造のそれぞれは、１対の側壁を含み、前記複数の支持構造の１つの前記１対の側壁は、複数のウェブ部によって隣接する前記支持構造と相互接続し、前記複数の流路は、前記１対の側壁及び前記複数のウェブ部によって画定され、
前記複数の質量伝達強化特徴は、複数の前記１対の側壁及び前記複数のウェブ部のうちの少なくとも一方上に形成される、
請求項２４に記載の加湿器。
【請求項２６】
前記複数の流路の複数の表面上に配置されまたは固定される複数のインサート、
をさらに備える前記加湿器であって、
前記複数の質量伝達強化特徴が前記複数のインサートに形成される、
請求項２４または２５に記載の加湿器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］  本出願は、２０１４年６月２７日に出願された、発明の名称が熱交換器チャネル用の伝熱強化部及びその製造方法である米国仮特許出願番号６１／８４０，１５９、及び、２０１３年８月９日に出願された、発明の名称が改善された熱交換器及び／または加湿器チャネルである米国仮特許出願番号６１／８６４，０３１の優先権及びそれらの利益を受けることを主張する。上述の複数の仮特許出願の内容は、ここに参照によって本出願の詳細な説明内に明確に組み込まれている。
【０００２】
本発明は、複数の熱交換器または複数の加湿器用の複数の流体チャネルに関し、当該複数の流体チャネルは、デバイスの全体伝熱及び質量伝達性能または、伝熱及び質量伝達性能の両方を改善すべく複数の性能強化特徴で形成される。
【背景技術】
【０００３】
複数の熱交換器において、特に複数の流体を加熱及び／または冷却するのに用いられる種類の熱交換器において、伝熱性能を増進または改善すべく、複数のフィンのように、熱交換器コアを補う複数の流体流路の各々の間にまたは隣接して配置される複数の伝熱表面を用いることは一般的である。熱交換器の伝熱性能を増進すべく、熱交換器の複数の流体流路の内部に、複数のタービュライザのような、複数の伝熱表面または複数の伝熱オーグメンテーションデバイスを用いること、または、複数の窪みまたは複数のリブのような複数の突出部のパターンを有する複数の流体流路を形成することもまた一般的である。
【０００４】
複数の隣接する流体流路の間にまたは複数の流体流路内に、複数のフィンまたは複数のタービュライザもしくは複数の突出部のような、複数の伝熱表面または複数の伝熱オーグメンテーションデバイスを配置することが伝熱性能を増進するように機能する一方で、複数の伝熱表面または複数の伝熱オーグメンテーションデバイスもまた、伝熱表面または伝熱オーグメンテーションデバイスが設置された流体チャネルまたは流体流路を通って圧力降下を増進することも既知である。流体チャネルを通る圧力降下は、伝熱性能に有害作用を有し、従って、性能を増進するように複数の伝熱強化特徴を組み込むことに関連付けられる複数の利点と、熱交換器を通る圧力降下を増加することに関連付けられる複数の潜在的有害作用との平衡を保たせる一定の需要が存在する。
【０００５】
従って、熱交換器の複数の流体チャネルを通る複数の改善された圧力降下特性を提供する一方で、伝熱性能を増進するように機能し得る複数の熱交換器の複数の開口流体チャネル内に組み込まれ得る伝熱性能を増進すべく複数の改善された性能強化特徴に対する需要がある。
【０００６】
複数の加湿器を考慮する場合において、加湿器を形成する複数の流体チャネルにわたって発生する全体質量伝達を増進することによってデバイスの全体性能を改善するという類似の需要が存在する。加湿器に関連付けられる複数の開口チャネルまたは複数の流体通路内に複数の類似の性能強化特徴を組み込むことによって、デバイスの複数の質量伝達性能特性を増進するように機能できることは、知られている。従って、複数の熱交換器及び／または複数の加湿器の複数の開口チャネルまたは複数の流体通路内に、複数の性能強化特徴を組み込むことによって、複数のデバイスの伝熱及び／または質量伝達もしくは伝熱及び質量伝達の両方が改善され得ることは、知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本開示の例示的実施形態によれば、通過する流体を送る用の流体チャネルが提供される。当該流体チャネルは、それぞれが内部表面及び外部表面を画定する離間された第１の壁及び第２の壁と、離間された第１の壁及び第２の壁の複数の内部表面の間に画定される流路と、流体を流路に送る用の流路の第１端部と連通する流体取入部と、流路から流体を排出する用の流路の第２端部と連通する流体排出部と、管状部材の離間された第１の壁及び第２の壁のうちの少なくとも１つの内部表面に形成される複数の性能強化特徴とを備える。離間された第１の壁及び第２の壁のうちの少なくとも１つの外部表面がほぼ連続的で穿孔のない接触表面を提供する一方で、複数の性能強化特徴は、離間された第１の壁及び第２の壁のうちの当該少なくとも１つの内部表面から隆起する離間された突起部からなり、各突起部は、流入流体流動にほぼ向けられている１対の尖った先端を有する。
【０００８】
本開示の別の態様によれば、熱交換器が提供される。当該熱交換器は、それぞれが内部表面及び外部表面を画定する離間された第１の壁及び第２の壁を有する流体チャネルを各々が形成する、離間されて互いにほぼ平行した状態で配置される複数の管状部材と、複数の管状部材の各々の離間された第１の壁及び第２の壁の複数の内部表面の間に画定される複数の第１流体流路と、隣接する複数の管状部材の間に画定される複数の第２流体流路と、複数の第１流体流路を通って流体を取入部及び排出部すべく第１セットの流体流路と連通する１対の取入及び排出マニホールドと、複数の管状部材の各々の離間された第１の壁及び第２の壁のうちの少なくとも１つの内部表面上に形成される複数の性能強化特徴とを備える。複数の性能強化特徴は、１対の尖った先端で形成され、複数の性能強化特徴は、離間された第１の壁及び第２の壁のうちの少なくとも１つの内部表面の平面から突出し、離間された第１の壁及び第２の壁のうちの当該少なくとも１つの外部表面は、ほぼ連続的で穿孔のない接触表面を提供する。
【０００９】
本開示の別の態様によれば、複数の性能強化特徴は、複数の伝熱強化部であり、次に複数の管状部材の内部表面に固定される複数の別個のインサートに形成される。
【００１０】
本開示の別の例示的実施形態によれば、熱交換器用の流体チャネルを製造する方法が提供される。当該方法は、厚みを有して内部表面及び外部表面を画定するシート材料を提供する段階と、シート材料の外部表面はほぼ連続的で穿孔のないままで残っており、シート材料において複数の尖った先端を有してシート材料の内部表面から突出する複数の伝熱強化部を材料の内部表面上方でパターンに形成する段階と、シート材料を所望のサイズに切断する段階と、切断されたシート材料を細長い管状部材の形状に形成する段階と、蝋付けすることによって通過する流体を送る用の流体チャネルを画定するように細長い管状部材の周辺エッジを封止する段階とを備える。
【００１１】
本開示の別の例示的実施形態によれば、加湿器が提供される。当該加湿器は、各々が第１気体流または第２気体流のいずれか用の複数の気体流路からなる複数の流体チャネルを画定する、積層に配置される複数のプレートと、うちの１つの膜が積層における隣接するプレートの対の各々の間に提供されて当該対の隣接するプレートに対して封止される複数の透水性膜とを備える。第１気体流用の複数の気体流路と第２気体流用の複数の気体流路とが交互に積層の全体にわたるように、及び、各々の透水性膜が第１気体流用の複数の気体流路のうちの１つを第２気体流用の複数の気体流路のうちの１つから分離するように、複数のプレートは積層される。第１気体流及び第２気体流のうちの少なくとも１つ用の複数の気体流路は、複数の気体流路の複数の表面から隆起する複数の質量伝達強化特徴からなる複数の性能強化特徴をさらに含み、複数の質量伝達強化特徴は、第１気体流及び第２気体流のうちの当該１つ内において複数の渦を形成する用の流入流動にほぼ向けられる１対の尖った先端を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
本開示の複数の例示的な実施形態は、ここで添付の複数の図面を参照して例により説明される。
【００１３】
【図１】本開示の例示的な実施形態に係る複数の伝熱強化チャネルを組み込んだ熱交換器の斜視図である。
【００１４】
【図２】図１の断面線２―２に沿って表れる熱交換器の一部の部分的斜視図である。
【００１５】
【図３】図１の熱交換器において流体流路を形成するプレートの外部側の一部の上部平面図である。
【００１６】
【図４】図３の断面線４―４に沿って示されるプレートの一部の断面図である。
【００１７】
【図５】図４に示された囲繞部５の詳細図である。
【００１８】
【図６】図１の熱交換器において流体流路または伝熱強化チャネルを形成するプレートの一部の上部平面図である。
【００１９】
【図７】図６に示されたように複数のプレートで形成された流体流路または伝熱強化チャネルの一部の模式的断面図である。
【００２０】
【図８】図１の熱交換器において流体流路または伝熱強化チャネルを形成する、本開示の代替的実施形態に係るプレートの一部の模式的上部平面図である。
【００２１】
【図９】図８に示されているように複数のプレートによって形成された流体流路または伝熱強化チャネルの一部の模式的断面図である。
【００２２】
【図１０】熱交換器において流体流路または伝熱強化チャネルを形成する、本開示の代替的実施形態に係るプレートの一部の模式的上部平面図である。
【００２３】
【図１１】図１０に示されているように複数のプレートによって形成される流体流路または伝熱強化チャネルの一部の模式的断面図である。
【００２４】
【図１２】熱交換器において複数の流体流路または複数の伝熱強化チャネルを形成する用の本開示の代替的実施形態に係るプレートの一部の模式的上部平面図である。
【００２５】
【図１３】図１２に示されているように複数のプレートによって形成される流体流路または伝熱強化チャネルの一部の模式的断面図である。
【００２６】
【図１４】熱交換器において複数の流体流路または伝熱強化チャネルを形成する用の本開示の代替的実施形態に係るプレートの一部の模式的上部平面図である。
【００２７】
【図１５】図１４に示されているように複数のプレートによって形成された流体流路または伝熱強化チャネルの一部の模式的断面図である。
【００２８】
【図１６】熱交換器において複数の流体流路または伝熱強化チャネルを形成する用の本開示の代替的実施形態に係るプレートの一部の模式的斜視図である。
【００２９】
【図１７】図１６に示されているプレートの一部の模式的上部平面図である。
【００３０】
【図１８】熱交換器において複数の流体流路または複数の伝熱強化チャネルを形成する用の本開示の代替的実施形態に係るプレートの一部の模式的斜視図である。
【００３１】
【図１９】図１８に示されているプレートの一部の模式的上部平面図である。
【００３２】
【図２０】熱交換器用の複数の流体流路を形成するのに用いられる材料帯の一部の模式的拡大詳細断面図である。
【００３３】
【図２１】図２０の材料帯において形成される本開示に係る複数の伝熱強化部を有した後の模式的詳細断面図である。
【００３４】
【図２２】伝熱表面と積層する関係に配置される図２１に示されている材料の一部の模式的断面詳細図である。
【００３５】
【図２３】無次元流動の範囲にわたる、様々な形態の複数の熱交換器流体流路用の無次元伝熱性能を例示する図形表示である。
【００３６】
【図２４】複数の熱交換器の複数の典型的流動率の範囲にわたる様々な形態の複数の熱交換器流体流路に関連付けられる複数の摩擦結果を例示する図形表示である。
【００３７】
【図２５】複数の伝熱強化部を形成するのに用いられる切断ツール及び対応して形成される伝熱強化部の詳細図である。
【００３８】
【図２６】本開示の別の例示的実施形態に係る流体流路または伝熱強化チャネルの一部の模式的断面図である。
【００３９】
【図２７】図２６に示されている伝熱強化チャネルの流体流路の内部の模式的上部斜視図である。
【００４０】
【図２８】本開示に従って形成される例示的な伝熱強化部の模式的上部斜視図である。
【００４１】
【図２９】本開示の別の例示的実施形態に係る加湿器の模式的斜視図である。
【００４２】
【図３０】図２９の加湿器用の湿プレートのあるコーナの上面斜視図である。
【００４３】
【図３１】図２９の加湿器用の乾プレートのあるコーナの上面斜視図である。
【００４４】
【図３２】熱交換器、及び／または、流動流に形成される複数のトレーリングする複数の渦を例示する複数の加湿器チャネル内に組み込まれる、伝熱及び／または質量伝達強化特徴の拡大概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
図１及び図２を参照すれば、本開示の例示的な実施形態に係る例示的な熱交換器１０が示されている。熱交換器１０は、互いに対して離間されてほぼ平行した関係で延伸する複数の積層された管状部材１２を含む。複数の積層された管状部材１２は、熱交換器１０を通って第１流体の流動用に第１セットの流路１４を画定する。第２セットの流体通路１６は、熱交換器１０を通って、空気のような第２流体の流動用に隣接する複数の管状部材１２の間に画定される。本主題実施形態において、複数の管状部材１２はまた、１対の係合上部及び下部プレート１３、１５によって形成され、従って、複数のプレート対としても称されてもよい。しかしながら、複数の管状部材１２はまた、１つの管状部材として形成されてもよく、本開示は、複数のプレート対として形成される複数の管状部材１２に限定されることを意図されないことは、理解されるであろう。
【００４６】
複数の管状部材または複数のプレート対１２はそれぞれ、複数の管状部材１２を通る第１流体の流動用の取入／排出開口として機能する形成される開口２３を各々が有する、複数の起立エンボスまたはボス部２０、２２を持つように形成される。１つの管状部材１２のボス部２０、２２は、それぞれの取入及び排出マニホールド２４、２６を形成すべく、複数の管状部材１２の積層において隣接する管状部材１２のボス部２０、２２と整列して係合する。いくつかの実施形態において、図１に示されているように、ボス部２０、２２は、両方とも複数の管状部材１２の長手方向の一方の端部に配置され、管状部材１２を通るほぼＵ字型流動パスをもたらす。一方で、複数の他の実施形態においては、１つのボス部２０、２２はそれぞれ、複数の管状部材１２の複数の各々の端部に設置されてよく、それによって単流熱交換器を形成する熱交換器の複数の各々の端部のそれぞれに設置される１つのマニホールド２４、２６を有する熱交換器１０をそれにより、形成する。さらに、熱交換器１０が、一体的な取入／排出マニホールド２４、２６を有して複数の積層された管状部材１２からなる熱交換器として示されている一方で、熱交換器１０はまた、複数の管状部材１２の積層に流体を供給してそれらから流体を受けるように、外部的に装着された複数の取入／排出ヘッダに固定される複数の管状部材１２によって形成されてもよいことは、理解されるであろう。第２セットの流体通路１６が、自由流空気のような流体の流動用に開いているように示されている一方で、第２セットの流体通路１６はまた、通過する第２流体を取入／排出用の共通のマニホールドによって供給され得ることも理解されるであろう。従って、当業者に理解されるように、本開示は、第２セットの流体通路１６が自由流空気に対して開いている、または複数の管状部材１２が複数の係合プレート対からなる、もしくはマニホールド２４、２６が熱交換器１０の長手方向の一方の端部に設置されるという複数の熱交換器に限定されることを意図されないことは、理解されるであろう。
【００４７】
図１に示されている例示的な実施形態において、複数の伝熱表面３０、または複数のフィンは、複数の管状部材１２の複数の外部表面に取り付けられ、第２セットの流体通路１６に含まれる隣接する複数の管状部材１２の間に設置される。当技術分野において既知されているように、複数の伝熱表面３０は、各々がほぼ平行して離間された上部及び下部リッジ３２、３４、及び、上部及び下部リッジ３２、３４の間に延伸する複数の略平面なフィン表面３６を有する略波形部材からなる。上部及び下部リッジ３２、３４は、交互に積層された複数の管状部材１２及び複数の伝熱表面３０が、熱交換器１０を形成すべく、蝋付けられまたはそうでなければ一緒に接合される場合、ほぼ接触して複数の管状部材１２の複数の外部表面に対して係合関係で封止または当接することを意図されるそれらの最上及び最下点において、複数の接触表面を画定する。複数の波形平面フィン表面が用いられ得る一方で、複数のルーバー付きフィンのような、複数の他の形態のフィン、または任意の他の適した伝熱表面３０が熱交換器１０の特定の設計及び／または用途に応じて用いられ得ることもまた理解されるであろう。
【００４８】
主題の例示的な実施形態において、複数の管状部材１２は、典型的に互いに同一の係合上部及び下部プレート１３、１５によって形成され、それらの向かい合った係合関係に配置された場合には、プレート１３、１５の一方がプレート１３、１５の他方に対して逆さになっているという構造を有する。各プレート１３、１５は、周辺フランジ４２によって囲まれる略平面状の中央部分４０を有し、略平面状の中央部分４０は、係合プレート１３，１５によって形成される流体流路１４内に面する内部表面４３、及び、隣接する管状部材１２の対応する外部表面４５と共に複数の第２流体流路１６のうちの１つを画定する外部表面４５を画定する。プレート１３、１５がそれらの向かい合った係合関係に一緒に配置された場合に複数の略平面状の中央部分４０が互いに離間され、複数の周辺フランジ４２が封止する関係に互いに立てかけ、それにより、複数の略平面状の中央部分４０の間に画定される間隔において第１セットの流体通路１４を画定するように、周辺フランジ４２は、略平面状の中央部分４０と異なる平面に設置される。従って、プレート１３、１５の複数の内部表面４３は、各セットのプレート対または複数の管状部材１２によって形成される複数の第１流体通路１４を画定する。
【００４９】
図示されている実施形態において、ボス部２０、２２は、複数の管状部材１２の長手方向の一方の端部において互いに隣接して形成される。複数の管状部材１２内にＵ字型流路を生成すべく、細長い分流器４４は、各プレート１３、１５の略平面状の中央部分に形成され、分流器４４は、２つのボス部２０、２２の間からほぼプレート１３、１５の中間線に沿って延伸し、分流器４４は、略平面状の中央部分４０の終端エッジの前の点で終結する。分流器４４はまた、複数のプレート対によって形成される第１流体流路１４内に延伸または突出し、Ｕプレート対における上部プレート１３上の分流器４４は、プレート対における下部プレート１５上の分流器４４と係合して接触し、Ｕ字型流動チャネルを生成すべく、流体通路１４を２つに分ける。従って、第１セットの流体通路１４に入る流体は、排出マニホールド２６に戻る前に管状部材１２の反対する端部においてヘアピン型のターンまたはＵターンする前に、プレート１３、１５の長さに沿って管状部材１２の片側に沿って取入マニホールド２４から流動する。しかしながら、本主題の熱交換器１０は、複数のＵ字型第１流体通路１４に限定されることを意図されないこと、及び、熱交換器１０を通る様々な他の流体流動パターン（すなわち、複数の単流流体チャネル、複数の対角線流流体チャネルなど）もまた、本開示の範囲内に考えられて、複数の取入及び排出マニホールドの設置と、特定の用途に要求されるプレート１３、１５の設計とに応じて変化し得ることは、理解されるであろう。
【００５０】
複数の伝熱強化部５０からなる複数の性能強化特徴は、複数の管状部材１２を形成するプレート１３、１５の略平面状の中央部分４０の内部表面４３上に形成される。複数の伝熱強化部５０は、それらの内部表面４３からプレート１３、１５の略平面状の中央部分４０の表面から起立されまたは隆起する複数の三角形のタブ、複数の突出物、または複数の突起部からなり、場合によっては、複数のデルタ翼タブまたは複数の突起物として称されてよい。当技術分野において一般的に理解されているように、「デルタ翼」という用語は、三角形のタブまたは突出部を指し、それにおいて、三角形の先端部またはポイント５２は突起し、延伸し、または表面から隆起し、三角形の伝熱強化部５０の基部５４から上流へと方向付けられる先端部またはポイント５２で形成される。複数の伝熱強化部５０は、小さい窪み５１がプレートの内部表面４３または伝熱強化部５０自体を囲む管状壁に形成され得るような方法によって形成されるが、複数の管状部材１２が熱交換器１０を形成すべく、複数の伝熱表面３０と交互する関係に形成され及び／または積層される場合、複数の伝熱強化部５０は概して、複数の管状部材１２の複数の外部表面４５が複数の穿孔または複数の他の開口などのない連続的な表面を提供するように、形成される。複数の穿孔または複数の他の開口のないほぼ連続的な外部表面４５を提供することによって、複数の管状部材１２には、流体が複数の管状部材１２内に流動して管状部材１２から出ていくことを可能にする複数のリークパスが形成されない。同様に、ほぼ連続的な外部表面４５を提供することによって、複数の隣接する管状部材１２の間に配置される複数の隣接する伝熱表面３０の間に適切な接触が達成される。
【００５１】
流体（すなわち、気体または液体）が、複数の伝熱強化部５０を有して形成される複数の第１流体流路１４を通って流動する場合、複数の三角形の伝熱強化部５０の複数の尖ったエッジは、１対の渦を各伝熱強化部５０と接触する流体内に発生させ、流動が個々の複数の伝熱強化部５０を囲んで形成され得る窪み５１に入る場合、複数の渦は、プレート１３、１５の下流側の内部表面４３に沿って形成されて流動を内部表面４３から分離することを防止する助けとなる。複数の流路１４を通って流動する流体に形成される複数の渦は、流体内に速度勾配を生成し、各渦の中心または渦コアから放射状に離れて移動する複数の流体特性を考慮する場合、順に温度勾配を生成する。流体流路１４の内部表面から突出または隆起する、複数の急峻な先端または尖った三角形の先端部もしくは伝熱強化部５０のポイント５２は、プレート１３、１５の内部表面４３に沿って形成される比較的に強い複数の渦をもたらすが、それはより一般的に使用される複数の丸いリブ状突起物またはより一般的に複数の熱交換器流体流動チャネル内に形成される複数の窪みにおいては典型的に見られない。複数の三角形の伝熱強化部５０が、複数の冷間冷媒または複数の油もしくは複数の他の既知の流体のような、複数のより粘り気のある流体内に複数の強い渦を形成するのに効果的なこともまた知られており、粘り気のある放散が優位となって流体チャネル１４を通って移動する流体内に形成されたどんな渦でも急速に破壊することは、以前から知られている。従って、複数の流体流路１４内に形成される複数の伝熱強化部５０が複数の冷間開始状況で伝熱性能を改善する助けとなることは、知られている。複数の伝熱強化部５０を持つように形成される複数の管状部材１２が、複数のタービュライザまたは複数のデバイスを用いる複数の流体流路に典型的に見られているものより、複数の改善された圧力降下特性を立証する傾向を持つこともまた知られている。図２３及び図２４は、複数のタービュライザを用いる複数の既知の流体流路（すなわち、「タービュライザ」）と、複数の既知のディンプル加工の流体流路（すなわち、「ディンプル加工プレート」）と、複数の伝熱強化特徴を有しない複数の既知の流体流路（すなわち、「フラットプレート」）と比較した本開示に係る複数の伝熱強化部５０を持つように形成される複数の流体流路（すなわち、「デルタプレート」）の伝熱性能と結果として生じる摩擦係数とに関連する、複数の試験結果を示している。複数の添付の図形表示に図示されているように、複数の熱交換器チャネルまたは本開示に係る複数の伝熱強化部５０で形成される複数の流体流路（すなわち、「デルタプレート」）は、複数のタービュライザを有する複数の流体流動チャネルと比較されると、伝熱性能が低減されたが、複数の既知のフラットプレートまたはディンプル加工プレート構造と比較されれば、改善された伝熱性能を提供する。しかしながら、複数の伝熱強化部５０に起因する摩擦係数は、複数のタービュライザを有する複数の流体流動チャネルに比較されれば、顕著に低減されている。複数の伝熱強化部５０からなる複数の性能強化特徴を組み込んだ複数の熱交換器は、全体的伝熱性能を改善すると同時に圧力降下を減少することが望ましいという複数の給気冷却器（ＣＡＣ）用途に用いられてよい。
【００５２】
複数の伝熱強化部５０は、流体流路１４内で複数の所望の流体流動特性を達成すべく、複数の管状部材１２の複数の内部表面４３またはプレート１３、１５上に様々なパターンで形成され得る。図３、図４及び図５から７に示されているように、内部表面４３は、プレート１３、１５または複数の管状部材１２の複数の内部表面の長さに沿って延伸する複数の伝熱強化部５０の一連の均一な行で形成され得る。主題の例示的実施形態において、各伝熱強化部５０は、次の伝熱強化部５０との間にほぼ均等な間隔を置いてプレート１３、１５の長さに沿って前後に並べて配置される。複数の伝熱強化部５０が所与の行内において次の複数の伝熱強化部５０の間に均等でない間隔を置いて配置されてもよいこともまた、理解されるであろう。複数の伝熱強化部５０の複数の行は、互いにほぼ平行して前の行に整列されて配置される。複数の行は、図３に最も明確に示されているように、複数の隣接する行における複数の三角形のタブまたは複数のデルタ翼タブの複数の下流側コーナが効果的に接触してプレート１３、１５の幅にわたる鋸歯の形を形成すべく、互いにある距離で離間されてよく、または密接に配置されてもよい。複数の伝熱強化部５０の５つの行が図３においてプレート１３、１５の幅にわたって示されている一方で、複数の行の正確な数はプレート１３、１５のサイズ及び特定の用途用の複数の所望の流体流動特性に依存することは、理解されるであろう。複数の伝熱強化部５０は、所定の距離Ｄにわたってプレート１３、１５の内部表面から突出し、伝熱強化部５０の周囲または前方に、わずかな窪み５１を形成し、複数の伝熱強化部５０は、図５に示されているように、プレート１３，１５の外部表面４５に対して角度αを形成する。複数の伝熱強化部５０がプレート１３、１５の内部表面４３から起立される距離Ｄまたは形成される窪み５１の深さは、プレート１３、１５がほぼ図６の矢印４７によって示された流入流動の方向において、図７に模式的に示されているように、向かい合った係合関係に配置された場合に、１つのプレート１３、１５上に形成された複数の伝熱強化部５０が２つのプレート１３、１５のうちの他方上に形成される複数の伝熱強化部５０に接触または干渉しないように、ほぼプレート１３、１５自体の材料厚みの深さの半分より短くて、概して流体流路１４の深さの半分より短く形成される。従って、プレート１３，１５が向かい合った係合関係に配置された場合、複数の伝熱強化部５０は、互いから離間されたままである。複数の伝熱強化部５０を製造する方法に依存して、複数の小さいインデンテーション６４は、以下のさらなる詳細において説明されるように、複数の伝熱強化部５０の形成の結果として、プレート１３、１５の外部表面４５に形成され得る。しかしながら、これら小さいインデンテーション６４は、複数のインデンテーション６４が複数の管状部材１２の残りの表面積に対して小さいため、複数の管状部材１２の複数の外部表面４５と複数の隣接する伝熱表面１６との間の接触に影響を与えることがなく、従って、複数の隣接する伝熱表面１６に係合または接触する用にほぼ連続的な表面を依然として提供する。同様に、外部表面４５に形成され得る任意の小さ���インデンテーション６４もまた、熱交換器１０を形成すべく複数の部品が一緒に蝋付けられた場合に蝋付け材料によって充填されまたは封止される傾向を持つことは分かっている。
【００５３】
ここで、図８及び９を参照すれば、本開示に係る複数の伝熱強化部５０からなる複数の性能強化特徴を有する複数の管状部材１２の別の例示的な実施形態が示されている。この例示的な実施形態において、複数の三角形の伝熱強化部５０は、全てが互いに一線に配置される複数の三角形の伝熱強化部５０を有するのに相対して千鳥状パターンに配置される。図６に示されている実施形態と比較すれば、互いからより遠く離間されてもよいが、千鳥状配置において、各行における複数の三角形の伝熱強化部５０は依然として前後に並べて配置される。示されているように、第１または最上行５０'の複数の伝熱強化部５０は、第１伝熱強化部５０'（１）として第１位置に配置され、隣接するまたは次の行の伝熱強化部５０''は、第１行と平行するが第１行５０'からわずかに後ろにセットされて第２位置に配置される第１伝熱強化部５０''（１）として配置される。従って、第２行５０''における複数の伝熱強化部５０は、プレート１３、１５の幅にわたって第１行５０'に形成される複数の伝熱強化部５０の各々の間に形成される複数の間隔を置いて一線に並んで配置され、それにより、千鳥状配置またはパターンを生成する。第３または次の行の複数の伝熱強化部５０'''は、第１行の配置や位置の模倣をするように、第１位置に配置されている第３行５０'''の複数の第１伝熱強化部５０'''（１）として形成される。前に説明された実施形態と同様に、複数の伝熱強化部５０は、流体通路１４の中央に向けてプレート１３、１５の内部表面の平面から突出または隆起するが、図９に示されているように、プレート１３、１５がそれらの向かい合った係合関係に配置された場合に、互いを干渉または互いと接触しないようにサイズ設定される。同様に、３つの行５０'、５０''、５０'''のみの複数の伝熱強化部５０が図面に示されているが、本開示は、千鳥状パターンに配置される３つの行のみの複数の伝熱強化部５０で形成されるプレート１３、１５または複数の管状部材１２に限定されることを意図しないこと、及び、複数の伝熱強化部５０の複数の行の正確な数は、プレート１３、１５の全体寸法及び／または熱交換器１０の特定の用途に依存して変化し得ることは、理解されるであろう。
【００５４】
ここで図１０及び図１１を参照すれば、本開示に係る複数の伝熱強化部５０からなる複数の性能強化特徴を有する複数の管状部材１２の別の例示的な実施形態が示されている。この例示的な実施形態において、上部プレート１３（または管状部材１２の上側内部表面）上の複数の伝熱強化部５０の位置は、下部プレート１５（または管状部材１２の下側内部表面）上に形成される複数の伝熱強化部５０の位置と交互する。上部及び下部プレート１３、１５または複数の表面上の複数の伝熱強化部５０の交互する配置に起因して、複数の伝熱強化部５０がプレート１３、１５（または複数の内部表面４３）のうちの１つから、各々の個々の行に形成される複数の連続する伝熱強化部５０の間にできた複数の間隙または複数の間隔内に延伸するため、複数の伝熱強化部５０は、流体流路１４の中心線を超えて突出するように、形成され得る。主題の例示的な実施形態において、全ての後続の行の複数の伝熱強化部５０は、同一であり、互いに平行して一線に並べて配置される。しかしながら、各行内において、複数の伝熱強化部５０はさらに、複数の異なる距離で互いから離間されてもよいことは、理解されるであろう。複数の後続の行がプレート１３、１５の幅または複数の管状部材１２にわたって鋸歯状構成を形成するように、一緒に近く離間されてよいこと、または、複数の隣接する行の間の間隔を残すように互いからより遠く離間されてよいことも、また理解されるであろう。同様に、２つの行のみの複数の伝熱強化部５０がプレート１３、１５の幅にわたって示されている一方で、これは例示的であることが意図されること、及び、複数の行の正確な数はプレート１３、１５または複数の管状部材１２の正確なサイズ及び熱交換器１０の特定の用途に依存して変化することは、理解されるであろう。
【００５５】
ここで図１２及び１３を参照すれば、本開示に係る複数の伝熱強化部５０からなる複数の性能強化特徴を有する複数の管状部材１２の別の例示的な実施形態が示されており、上部プレート１３また管状部材１２の上側内部表面４３上に形成される複数の伝熱強化部５０のパターンは、下部プレート１５または管状部材１２の下側内部表面４３上に形成される複数の伝熱強化部５０のパターンの鏡像である。より具体的には、図示された例示的な実施形態において、複数の伝熱強化部５０は、プレート１３、１５の長さまたは複数の管状部材１２の複数の内部表面４３に沿って、交互または直列もしくは波状のパターンに形成される。直列または波状のパターンにおいて、各々の個々の行における複数の伝熱強化部５０が前後して配置される１つの伝熱強化部５０と実質的に一線のパターンに配置される一方で、各々の個々の伝熱強化部５０の間の間隔は、図６及び７に関連して説明された例示的な実施形態に比較してより大きいまたは増加される。従って、第１または上部プレート１３（または管状部材１２の上側内部表面４３）を考慮した場合、図１２に複数の実線で示されるように、第１または最上行５０'の複数の伝熱強化部５０は、第１伝熱強化部５０'（１）がプレート１３、１５の先端または表面４３の長さに沿って第１伝熱強化部５０'（１）の後ろに複数の離間された間隔で形成される行５０'の複数の残りの伝熱強化部５０'（ｎ）を有する管状部材１２に近接する第１位置に形成されるように、形成される。第２または隣接する行５０''の複数の伝熱強化部５０は、第１伝熱強化部５０''（１）が所定の距離によってプレート１３、１５の先端または管状部材１２より後ろにセットされるように、各伝熱強化部５０''（ｎ）が第１行５０'における対応する伝熱強化部５０（ｎ）からわずかに下流側に形成されるように、形成される。このパターンでプレート１３、１５または内部表面４３の長さに沿って連続する。第２または下部プレート１５（または管状部材１２の下側内部表面４３）は、図１２に破線または点線で示されているように、第１または上部プレート１３上に形成されるような複数の伝熱強化部５０の逆パターンで形成される。従って、第１行５０'の複数の伝熱強化部５０は、第１伝熱強化部５０'（１）がプレート１５の先端（または管状部材１２の内部表面４３）から後ろにセットされるように形成される。一方、第２または隣接する行５０''は、第１伝熱強化部５０''（１）が先端に形成され、行５０''において各後続の伝熱強化部５０''（ｎ）がプレート１５（または内部表面４３）の長さに沿って互いに前後に並べて離間されるというふうに形成される。対向するプレート１３、１５（または内部表面４３）上に形成された対応する行における複数の連続する伝熱強化部５０の間の間隔または間隙内に各伝熱強化部５０が延伸し得るため、この配置は、複数の伝熱強化部５０が流体流路１４の中心線を超えて延伸するように、再び複数の伝熱強化部５０がそれぞれのプレート１３、１５の内部表面４３（または管状部材１２の上たは下表面）から突出することを可能にする。上述に説明されたように、プレート１３、１５または複数の伝熱強化部５０を有する複数の管状部材１２によって形成され��流体流路１４を通った断面図は図１３に示されている。
【００５６】
図１４及び図１５は、図１２及び１３に関連して上述の例示的な実施形態の変動を図示する。プレート１３、１５または複数の管状部材は、上述のように直列または波状のパターンに配置される複数の伝熱強化部５０を有するように形成される。しかしながら、この特定の実施形態において、第１または上部プレート１３（または管状部材１２の上側内部表面４３）上に形成されるパターンは、第２または下部プレート１５（または管状部材１２の下側内部表面４３）上に形成されるパターンと同一であり、第２または下部プレート１５上の複数の伝熱強化部５０は、第１または上部プレート１３上に形成される複数の伝熱強化部５０直下に配置される。従って、この例示的な実施形態において、それぞれのプレート１３，１５または複数の管状部材１２の複数の内部表面上の複数の伝熱強化部５０は、複数の管状部材１２が形成される場合、またはプレート１３，１５がそれらの向かい合った係合関係に配置される場合に、互いを干渉しないように流体流路１４の中心線を超えて突出しない。
【００５７】
ここで図１６及び図１７を参照すれば、概して本開示に係る複数の伝熱強化部５０からなる複数の性能強化特徴の別の例示的な実施形態が示される。複数の伝熱強化部５０は三角形の形状をするが、対称的な三角形の突起物または突出部からなるものではない。より具体的には、複数の三角形の伝熱強化部５０の複数のエッジは、伝熱強化部５０の先端部またはポイントを通って延伸する中心線に対して異なる角度で延伸する。従って、主題の例示的な実施形態において、複数の三角形の伝熱強化部５０は、（概して矢印４７によって示されている）平均流動方向と必ずしも整列するわけではなく、代わりに、任意の角度で入射流に面し得て、同時に、改善された伝熱性能を、または加湿器の場合は改善された全体質量伝達を依然として達成する。勿論、２つの性能強化特徴または伝熱強化部５０のみが図１６及び１７に示されている一方で、複数の非対称的な伝熱強化部５０は、前に説明された複数の実施形態のうちのいずれかに関連して説明された複数のパターンのうちのいずれかで配置され得ることは、理解されるであろう。さらに、主題の例示的な実施形態及び前に説明された複数の実施形態は、ほぼ矩形のプレート１３、１５またはほぼ矩形の管状部材１２に関連して示されている一方で、複数の非矩形のプレートまたは複数の非矩形の管状部材もまた本開示の範囲内において考えられることは、理解されるであろう。実際に、図１６及び１７に示される種類の複数の非対称的な三角形の伝熱強化部５０は特に、プレート１３、１５または複数の管状部材１２が矩形ではない、及び、流動が一方向であることが予期されないという複数の用途に適している。これはそれらを平均流動パスと整列させるように支援すべく複数の対称的及び／または非対称的な伝熱強化部５０は異なる方向に方向付けられ得るためである。
【００５８】
ここで図１８及び図１９を参照すれば、本開示に係る複数の伝熱強化部５０の別の例示的な実施形態が示される。複数の三角形の性能強化特徴または複数の伝熱強化部５０は、三角形の伝熱強化部５０の複数のエッジが流入流動に入射し、これにより、（概して矢印４７によって表れている）三角形の先端部が入射流から離れて向けられるように方向付けられる。伝熱強化部５０の複数のエッジが尖っているので、複数の先端部が流入流動から離れてまたは流入流動に対してある角度で方向付けられたとしても、それらは依然として、流体流動内に複数の所望の渦を生成し、改善された伝熱及び圧力降下性能をもたらすことが分かっている。
【００５９】
本開示に係る熱交換器プレート１３、１５及び複数の管状部材１２を製造する複数の例示的な方法は、ここで説明される。
【００６０】
熱交換器１０は、好ましくはアルミニウム、アルミニウム合金、アルミニウム、もしくは蝋付け充填剤金属または材料を塗装したアルミニウム合金を含む群から選択される、好ましくは蝋付け可能な材料を含む、シート材料または金属ストリップを最初に提供することによって形成される。材料または金属ストリップは、当該金属ストリップ内に複数の伝熱強化部５０を形成すべく、一連のプログレッシブダイを通って次に処理され得る。複数の取入／排出開口２３を有するボス部２０、２２及び周辺フランジ４２に囲まれる略平面状の中央部分４０のようなプレート１３、１５の複数の追加的特徴も形成される、代替的に、シート材料または金属ストリップは、プレート１３、１５の形成用の複数の加工していない型板として機能する複数のブランク材を提供するのに用いられ得る。複数のブランク材は、複数の周辺フランジ４２によって囲まれる略平面状の中央部分４０を提供すべく、スタンピング加工され、または曲げられ得、またはそうでなければ、プレート１３、１５内に形成されるのに適する。取入／排出開口２３を有するボス部２０、２２もまた、当技術分野において既知の複数の原則に従って複数のブランク材に形成される。基本的なプレート構造１３、１５が一旦提供されると、プレート構造１３、１５は、複数の伝熱強化部５０をプレート１３、１５の略平面状の中央部分４０にわたって所望のパターン／配置に形成すべく、さらなる押圧及びダイ段階に進む。
【００６１】
熱交換器１０を製造する１つの例示的な方法によれば、複数の三角形またはデルタ翼の伝熱強化部５０は、略平面状の中央部分４０内に複数の三角形のスリットをプレート１３、１５の表面上方に所望のパターンに部分的にせん断または切断することによって形成される。三角形の伝熱強化部５０の第３または残りのエッジは、略平面状の中央部分４０に取り付けられるままで残り、略平面状の中央部分４０の内部表面４３の平面の外に伝熱強化部５０の複数の三角形の先端部をわずかに持ち上げる用の曲がり軸として機能する。せん断及び／または切断段階の結果として、複数の小さい開口または複数の穿孔は、プレート１３、１５の略平面状の中央部分に生成される。しかしながら、複数の伝熱強化部５０の小さいサイズ（すなわち、三角形の伝熱強化部５０の複数の辺は約１−３ｍｍであってよい）、及び、複数の三角形の伝熱強化部５０が表面から起立する小さい距離（すなわち、プレート１３、１５を形成するのに用いられる、材料シートまたはストリップの厚みの半分より小さい）に起因して、材料に形成される複数の切断または複数の穿孔は小さめであろう。プレート１３、１５が、熱交換器１０を形成すべく次に複数の伝熱表面３０または複数のフィンと一緒に交互に積層される複数の管状部材１２を形成すべくそれらの係合関係に向かい合って配置される場合、積層体は全体が次に蝋付け炉において一緒に蝋付けられる。蝋付け工程を通って、蝋付け充填剤金属または材料は、せん断または切断工程によって生成される複数の任意の間隙または開口を充填するように、複数の伝熱強化部５０を形成する複数の三角形のスリットを囲んで流動する。従って、形成される熱交換器１０内の複数の管状部材１２は、蝋付け工程中に完全に封止されて流体が管状部材１２の外部表面４５を通過するように複数の管状部材１２を通って流動することを可能にするリークパスを生成するどんな開口または間隙も有しないことを意図される。
【００６２】
熱交換器１０を製造する別の例示的な方法によれば、複数の三角形またはデルタ翼の伝熱強化部５０は、コイニング工程によって形成され、プレート１３、１５の内部表面４３上に伝熱強化部５０を形成すべく、プレート１３、１５を形成する材料をせん断または切断する代わりに、プレート１３、１５を形成する材料はメス型ダイ内に流動する。複数の三角形またはデルタ翼の伝熱強化部５０を形成する用のコイニング工程は、ここで図２０、図２１及び図２２を参照してさらに詳細に説明される。
【００６３】
図２０は、図面の矢印６２によって表れているように最初はほぼ均一な厚みを有する、熱交換器１０を形成するプレート１３、１５または管状部材１２の壁の一部の断面図を示す。コイニング工程中に、材料は、対応するオス型ダイ及びメス型ダイの間に保持される。結果として、伝熱強化部５０特徴とおおよそ同じサイズまたは体積を有する窪み５１は、伝熱強化部５０の周囲に形成される。インデンテーション６４もまた、図２２に示されているように、プレート１３、１５の下側または外部表面４５上に形成されてもよい。複数のダイが一緒に押圧されると、材料は、プレート１３、１５の上側または内部表面４３上、もしくは、ストリップ材料上に配置されるメス型ダイ（図示せず）内に流れ込んで、ダイに形成される形状を充填して、せん断／切断によって形成される複数の尖った先端に類似する三角形またはデルタ翼の伝熱強化部５０の複数の尖った先端を生成する。せん断／切断とは相対的に、コイニング工程は材料流動に依存するため、管状部材１２の内部から管状部材１２の外部へとリークパスを形成し得る開口または分離は、プレート１３，１５または管状部材１２に形成されない。しかしながら、コイニング工程の結果として、プレート１３、１５または管状部材１２の下側または外部表面は、プレート１３、１５または複数の管状部材１２の複数の内部表面４３上に形成される複数の伝熱強化部５０のそれぞれに対応する表面内に一連のインデンテーション６４を有するように形成され得る。従って、プレート１３、１５が複数の管状部材１２を形成すべく、それらの向かい合った係合関係で配置され、及び、熱交換器１０を形成すべく、複数の管状部材１２が次に交互に複数の伝熱表面３０または複数のフィンと一緒に積層される場合、図２２に示されるように、複数のインデンテーション６４の結果として、複数の小さい間隙６８が管状部材１２の外部表面４５と隣接する伝熱表面３０の複数の接触表面との間の蝋付け表面に生成される。しかしながら、矢印によってほぼ示されているように、伝熱強化部５０の全体寸法が小さめであることを考慮すると表面４５に形成される複数の間隙６８の高さはかなり小さいことは、理解されるであろう。従って、全体アセンブリが蝋付け炉で蝋付けられた場合、毛細管作用は、蝋付け充填剤金属または材料を引いて複数の間隙６４の複数の区域内に入れ、複数の管状部材１２と複数の隣接する伝熱表面３０との間に形成される良好な封止及び連続的接触を可能にする。管状部材１２の複数の外部表面４５と複数の隣接する伝熱表面３０との間に連続的な接触を確保することによって、２つの表面の間の平均伝導長さが低減されてそれにより伝熱を促進する。従って、熱交換器１０の全体伝熱性能は、複数の管状部材１２の複数の外部表面４５が初期的に複数のインデンテーション６４で形成され得るという事実によっては、悪影響を受けない。
【００６４】
熱交換器１０を製造する別の例示的な方法によれば、三角形またはデルタ翼の伝熱強化部５０は、プレスダイ構成またはロール形成工程において用いられる、プレート１３、１５の下側または外部表面４５、もしくは複数の管状部材１２を形成するのに用いられる材料帯を曲げない切断ツールによって、形成される。典型的なプレスダイ構成において、図２５に図示されているように、切断ツール７０は、プレート１３、１５または複数の管状部材１２を形成する材料の内部表面４３に対して下へ押圧されまたは作動される。切断ツール７０及び切断ツールの複数の尖った切断エッジ７１の下方動作の結果として、小さい体積の材料７２は、材料の内部表面４３から外へまたは上へ押し出され、それにより、複数の尖った先端を有する三角形またはデルタ翼の伝熱強化部５０を形成する。小さい窪みまたは対応する溝７４は、伝熱強化部５０の形成の結果として、図２５の網掛け領域によって表れているように、材料の内部表面４３上に形成され得るが、この窪みまたは溝は、材料の厚みを貫通するようには延在せず、材料の下側または外部表面４５が接触されない状態にしておく。従って、潜在的なリークパスは複数の管状部材を形成する材料に形成されず、外部表面４５は、連続的で途切れないまたは曲げられた、複数の管状部材１２と複数の隣接する伝熱表面３０または複数のフィンとの間に強くて伝熱促進シールを形成する用の表面を提供する。押圧及びダイ構成が主題方法に係る複数の伝熱強化部を形成するのに主に用いられる一方で、複数の非常に小さい規模の用途のために基本的な鋤、鑿及び小さい槌がこの本質の複数の伝熱強化部５０を形成するのに用いられ得ることもまた分かっている。
【００６５】
本開示のまた別の例示的実施形態によれば、熱交換器１０は、概して図２６及び２７に示されているように、複数の管状部材１２の複数の離間された壁またはプレート１３，１５の複数の略平面状の中央部分４０の内部表面４３に装着されまたはそうでなければ固定される複数のインサート７５が設けられる複数の管状部材またはプレート対１２を備える。複数のインサート７５は、図３−１９に関連して上で説明された複数のパターンまたは複数の配置のうちのいずれかにおいてシート材料上方に複数の伝熱強化部５０を形成すべく、切り起こされまたはそうでなければ切断されもしくは貫通されていた複数の薄いシート材料を含む。従って、いくつかの実施形態において、複数のインサート７５には、複数の先端５２及びインサートの平面から突出または延伸して、取り付けられた基部５４からほぼ上流へと方向付けられる複数の尖った先端部を含む複数のほぼ三角形またはデルタ翼の伝熱強化部５０が設けられる。図２８に図示されているように、複数の伝熱強化部５０が切り起こすことによって形成される場合、複数の伝熱強化部５０はより、インサート７５を形成する材料の平面から起立されて突出部８０の複数の下向き傾斜面側８４からほぼ上流へと方向付けられる複数の尖った先端部８２を有する、三角形、ピラミッド型またはダイヤモンド形の起立された複数の突出部８０からなる。
【００６６】
複数の管状部材１２の複数の離間された壁またはプレート１３、１５の複数の内部表面４３に蝋付けられまたはそうでなければ固定される複数の別個のインサート７５を提供することによって、複数の管状部材１２の外部表面４５は、ほぼ接触されないままに残り、複数の隣接する伝熱表面１６の複数の対応する接触表面と係合する用の滑らかで連続的な接触表面を提供する。従って、複数の外部表面４５は、複数の伝熱強化部５０を複数の管状部材１２自体の内部表面に直接に形成することに関連付けられ得る、複数のインデンテーション６４または複数のスリットもしくは複数の他の変形を有せず、従って、複数の隣接するフィンまたは複数の伝熱表面１６に係合または当接するようにほぼなめらかで連続的な接触表面を提供する。
【００６７】
複数のインサート７５がプレート対１３、１５または複数の管状部材１２の複数の内部表面４３上に適切に配置されることを確保すべく、複数の管状部材１２のプレート１３、１５または複数の内部表面４３は、内部表面４３の平面から突出する少なくとも２つの位置付けディンプル７６で形成される。複数のインサート７５がプレート１３、１５の内部表面４３または複数の管状部材１２の複数の内部壁上に配置される場合に複数の位置付けディンプル７６が複数の対応する開口７８を通って延伸し、それにより、複数のインサート７５を、プレート１３、１５または複数の管状部材１２の略平面状の中央部分４０に対する位置に保持するように、複数の対応する開口７８は、複数のインサート７５に形成される。複数の位置付けディンプル７６もまた、離間された平行関係においてプレート１３、１５または複数の管状部材１２の複数の壁を支持すべく機能してもよい。より具体的には、プレート１３、１５がそれらの向かい合った関係に配置された場合、プレート１３、１５の一方上の複数の位置付けディンプル７６は、プレート１３、１５の他方上に形成される複数の位置付けディンプル７６に対して整列及び当接する。図２７が概してプレート１３、１５の４つのコーナに形成される複数の位置付けディンプル７６を示している一方で、例えば、プレート１３，１５の複数の斜め向かいのコーナに１対の位置付けディンプル７６のみが提供され得ることは、理解されるであろう。代替的に、複数の位置付けディンプル７６の任意の適した配置は、複数のインサート７５がプレート１３、１５の内部表面４３または複数の管状部材１２の複数の壁上に適切に設置されることを確保するために、及び、複数の管状部材１２を形成する複数の壁またはプレート１３、１５を離間する用の適切な支持を提供するのに用いられてよい。
【００６８】
図２６、２７に関連して上で説明されるように、複数のインサート７５を組み込む熱交換器１０を形成すべく、複数の管状部材を形成する用の基本的な構造を有する熱交換器プレート１３、１５は、シート材料をスタンピングすることによって形成され得る。適切な厚みを有する、第２のシート材料もまた提供され、第２のシート材料は、それらの表面上方において所望のパターンに複数の伝熱強化部５０を形成すべく、切り起こされ、切断されまたは貫通される。第２のシート材料は次に、複数のインサート７５を形成すべく複数の熱交換器プレート１３、１５の複数の略平面状の中央部分４０にほぼ対応すべく、適切な長さに切断され得る。複数のインサート７５は次に、複数の管状部材１２を形成すべく向かい合った係合関係に配置されるプレート１３、１５の内部表面に配置され及び蝋付けられ得、またはそうでなければ固定され得る。複数の管状部材１２は次に、熱交換器１０または熱交換器コアを形成すべく、互いに離間されほぼ平行する関係に配置され、複数の隣接する管状部材１２の間に複数の伝熱表面１６が配置される。代替的に、複数のインサート７５は、中に形成される複数の伝熱強化部５０を有する複数の流体流動流路を提供すべく、複数の内部表面４３のうちの少なくとも１つと隣接させて複数の細長い管状部材１２内に配置され得る。
【００６９】
熱交換器プレート１３、１５または複数の伝熱強化特徴５０を有する複数の管状部材１２の様々な例示的な実施形態は、それらを製造する複数の方法に伴って説明されている一方で、複数の伝熱強化特徴５０もまた、複数の入れ子式の皿型熱交換器または複数の自己封入の熱交換器構造を含む複数の他の既知の熱交換器構造等の、様々な異なる熱交換器構造の複数のプレートまたは複数の流路内に組み込まれてもよいことは、理解されるであろう。従って、複数の伝熱強化部５０は、様々な異なる熱交換器の複数の流動チャネルの内部表面の一部に組み込まれまたはそれの一部として形成されてよい。しかしながら、上述の複数の伝熱強化特徴５０は、様々なデバイスの複数の他の性能特性を改善するのに有用であることもまた分かっており、その点においては必ずしも伝熱強化部に限定されることではない。より具体的には、上で言及されたように、複数のほぼ三角形の伝熱突出部５０はさらに複数の加湿器のような複数の他のデバイス内の複数の流体気流の間で質量伝達を改善すべく機能することも、分かっている。従って、上述の複数の伝熱強化部５０は、図２９―３１に関連して以下のさらなる詳細において説明されるように、複数の質量伝達強化特徴１５０と称されてもよいことは、理解されるであろう。従って、本明細書に開示されているように、複数の伝熱強化部５０及び複数の質量伝達強化１５０は両方、複数の流体チャネル用の複数の性能強化特徴として機能する。
【００７０】
複数の加湿器は、一般的に、第１気体流から第２気体流へと水蒸気を送るのに用いられる。加湿器２００の例示的な実施形態は、図２９に示されている。示されているように、加湿器２００は、コア２１０からなり、コア２１０は、当該コアの外部に配置される、複数のプレートと２つの対のマニホールドとの積層を含む。コア２１０は、合計６つの面を有しており、湿潤気体流がそれの複数の面のうちの１つを通ってコア２１０に入り、その対向面を通ってコアから出ていく。同様に、乾燥気体流は、それの複数の面のうちの１つを通ってコア２１０に入り、その対向面を通って出ていく。
【００７１】
加湿器コア２１０は、概して、積層全体にわたって交互する順序に積層される複数の湿プレート１００及び複数の乾プレート１２０を備える。湿った空気との互換性のため、複数の加湿器プレートは、一般的に、複数のポリマー材料によって構成されており、例えば、圧縮鋳造、圧縮／射出成型、射出成型、シート鋳造または熱成形のような、鋳造工程によって、製造され得る。複数のプレートもまた、粉末冶金または高速原型印刷技術によって、形成されてもよい。
【００７２】
加湿器において、乾燥気体流が各乾プレートの上部及び底部表面の両方にわたって流動する一方で、湿潤気体流は、各湿プレートの上部及び底部表面の両方にわたって流動する。湿潤及び乾燥気体流を互いから物理的に分離して湿潤気体流から乾燥気体流へ水蒸気を送ることを許可すべく、複数の透水性膜は一般的に、積層または加湿器コアにおいて複数の隣接するプレートの間に挟まれて封止される。
【００７３】
図３０は、加湿器湿プレート１００の例示的な実施形態を示す。示されているように、プレート１００は、プレート１００の中央部によって画定される流場１０２を含む。流場１０２は、複数の透水性膜（図示せず）にわたって湿潤気体流及び乾燥気体流の間に質量伝達または水蒸気の移動が発生する領域を画定する。従って、プレート１００の合計面積に相対する流場１０２の面積は、好ましくは、プレート１００の複数の周辺エッジの近くで延伸する流場１０２で最大化される。示されている例示的な実施形態において、流場１０２は、複数の透水性膜、及び、流場の上部上に積層され得または配置され得る他の気体拡散層用の支持を提供する複数の支持リブ１０４からなる複数の支持構造を含み、複数の支持構造は、複数の膜及び／または複数の気体拡散層がたるむ及び収縮またはプレート１００にわたる湿潤気体流の流動を遮ることを防止する。複数の支持リブ１０４は、流場１０２の長さ全体にわたって長手方向に延伸しており、複数のウェブ部１０５によって相互接続される。プレート１００の表面にわたる湿潤気体流の流動用にプレート１００の長さに沿って延伸する複数のチャネルまたは複数の流路１０６を形成する複数の隣接する支持リブ１０４の間に、複数の間隔または間隙が提供される。複数の追加的ウェブ１１０は、複数の支持リブ１０４の各々の間に提供されてよく、複数のウェブ１１０は、プレート１００の上部表面のわずかに下の２つの隣接する支持リブの複数の側壁１０８の間に延伸してプレート１００全体の長さにわたって延伸しない、複数の非常に薄い部材である。複数のウェブ１１０は、従って、複数の支持リブ１０４の間にそれらの各々の端部に複数の開口を有して複数の包囲される流路１０６を幾分生成する。いくつかの実施形態において、複数の隣接する支持リブ１０４の間に延伸する複数の追加的ウェブ１１０は、必ずしも提供されるものではない。
【００７４】
質量伝達、すなわち、加湿器にわたって湿潤気体流から乾燥気体流への水蒸気の移動を改善すべく、複数の側壁１０８及び／または複数のウェブ部１０５及び／または複数のウェブ１１０は、複数の性能強化特徴、または、上述の複数の熱交換器の実施形態に関連して上で説明された複数の伝熱強化特徴５０の構造と類似する複数の質量伝達強化特徴１５０（図３０−図３２に模式的に示される）を生成する渦と共に形成される。従って、複数の渦生成または質量伝達強化特徴１５０は、複数の側壁１０８の表面及び／または複数の支持リブ１０４の複数の相互接続するウェブ部１０５、１１０に形成されてそれらから起立される、ほぼ三角形の複数の突出物または複数の突起部からなる。複数の質量伝達強化特徴１５０は、従って、複数の流動チャネルまたは複数の通路１０６の複数の内部表面上に形成され、複数の側壁１０８及び複数のウェブ１０５、１１０を、別の方法によりプレートを通って気体流用の複数のリークパスをもたらす複数の穿孔または複数の開口がないようにしておくような方法によって、形成される。ほぼ三角形の複数の突出物または複数の突起部は、場合によって、複数の「デルタタブ」と称され得る。上述の熱交換器の実施形態のように、質量伝達強化特徴１５０の三角形の先端部またはポイント１５２は、先端部１５２が三角形の突起部の取り付けされた基部から上流に方向付けられ、これによって複数の突起部のほぼ尖った複数の先端が複数の反転する渦を気体流内に発生させるように、側壁１０８または複数のウェブ１０５、１１０の表面から突出する。複数の流動または質量伝達強化特徴１５０の１つの長手方向の行のみが複数の図面に示されている一方で、これは例示的であることを意図されており、複数の流動質量伝達強化特徴１５０は、複数の加湿器プレートの全体寸法、及び、複数の支持リブ１０４の複数の側壁１０８及び複数の相互接続するウェブ１０５、１１０によって提供されるサイズまたは表面積が与えられた複数の熱交換器の実施形態に関連して上述されたような、任意の数の行またはパターンに配置されまたは提供されてよいことは、理解されるであろう。
【００７５】
図３１は、加湿器乾プレート１２０の例示的な実施形態を示す。複数の加湿器乾プレート１２０は、複数の湿プレート１００の構造に幾分類似しており、それらもプレートの中央領域に流場１０２を画定する。流場は、複数のウェブ部１０５によって相互接続される複数のプレートの長さにわたって長手方向に延伸する一連の支持リブ１０４によって画定される。複数の湿プレート１００と同様に、複数の支持リブ１０４は、複数の追加的層、すなわち、複数の透水性膜及び流場１０２の上部に積層されまたは配置され得る複数の他の気体拡散層に対して支持を提供する。複数の支持リブ１０４の各々の間に提供される複数の間隙または複数の間隔は、複数のプレート１２０にわたる乾燥気体流の流動用に、流場にわたって延伸する複数の流路１０６を長手方向に形成する。複数の隣接する支持リブ１０４の間に延伸する複数の追加的ウェブ１１０もまた、複数の湿プレート１００の場合のように、複数のリブ１０４に対する追加的な横方向支持を提供するように提供されてもよい。複数の湿プレート１００と同様に、複数の支持リブ１０４の各々の複数の側壁１０８にもまた、複数の湿プレート１００に関連して上で説明されたような複数の三角形の先端部１５２が流入気体流の流動内に方向付けられるように、複数の側壁１０８及び／または複数のウェブ部１０５、１１０の表面から延伸または突出するほぼ三角形の複数の突起部からなる、渦を生成する複数の質量伝達強化特徴１５０が設けられ得る。繰り返すが、複数の性能強化特徴または複数の提供される突起部１５０の数、及び、それらが配置されるパターンは、複数の所望の流体流動特性に応じて変化し得る。一般的に、複数の質量伝達強化特徴１５０は、複数の熱交換器の実施形態に関連して上述した複数の配置のうちのいずれかであってよいことは理解されるであろう。
【００７６】
加湿器コア２１０において、複数の湿及び乾プレートは、交互する関係で積層され、複数の適切な膜及び複数の気体拡散層はそれらの間に配置される。複数の湿プレート１００における流場１０２は、直交流配置で複数の乾プレート１２０の流場１０２の配向に対して９０度で配置され得る。しかしながら、複数の向流配置もまた本開示の範囲内に考えられ、複数の湿プレート１００の複数の流場１０２は複数の乾プレート１２０の複数の流場と同一の方向に延伸する。湿潤及び乾燥気体流が、湿及び乾プレート１００、１２０の複数の流場１０２及び複数の流路１０６を通って流動する場合、複数の質量伝達強化特徴１５０の複数の先端は、複数の反転または回旋する渦の対を複数のそれぞれの気体流内に発生させ、２つの気流の間の全体質量伝達を改善してそれにより加湿器の全体性能を増進することが分かっている。
【００７７】
上述の複数の質量伝達強化特徴１５０が、複数の加湿器プレート１００、１２０の複数の流場１０２に複数の流路１０６を形成する複数の側壁１０８及び／または複数のウェブ１０５、１１０の表面に形成されてそれから突出するように説明されている一方で、複数の質量伝達強化１５０もまた、複数の流路１０６を形成する、複数の側壁１０８及び／または複数のウェブ１０５，１１０、に配置されまたはそうでなければ固定される別個のインサート（図示せず）の表面に形成され得ることもまた理解されるであろう。
【００７８】
さらに、複数の質量伝達強化特徴１５０が、湿プレート１００及び乾プレート１２０の両方の複数の流場１０２の複数の流路１０６に形成されるように説明されている一方で、いくつかの実施形態において、複数の質量伝達強化１５０は、複数の乾プレート１２０にのみ形成されてもよいが、他の複数の実施形態において、加湿器に関連付けられる特定の設計及び／または用途に応じて複数の湿プレート１００にのみ形成されてもよいことは理解されるであろう。
【００７９】
複数の流体チャネル用の複数の性能強化特徴（例えば、複数の伝熱強化特徴５０及び複数の質量伝達強化特徴１５０）の様々な例示的な実施形態が、様々な熱交換器構造に関連付けられる複数の伝熱用途に関連して説明されており、複数の加湿器構造に関連付けられる複数の質量伝達用途にも同様に関連して説明されている一方で、説明された複数の例示的な実施形態の複数の特定適用及び修正は、本開示の範囲内に解釈され得ることは、理解されるであろう。同様に、複数の熱交換器構造に関連する複数の流動強化特徴を製造する様々な方法が複数の図面に示されて説明されている一方で、これらの複数の方法は、複数の流動強化特徴５０、１５０が複数の加湿器用途用の複数のプラスティックプレート内に組み込まれる場合に適用され得て修正され得ることは理解されるであろう。従って、上で説明された複数の例示的な実施形態のすべては、例示的なものであり、制限的なものではないと考えられる。
［項目１］
通過する流体を送る用の流体チャネルであって、
それぞれが内部表面及び外部表面を画定する、離間された第１の壁及び第２の壁と、
離間された上記第１の壁及び上記第２の壁の複数の上記内部表面の間に画定される流路と、
上記流路の第１端部と連通する、上記流体を上記流路へ送る用の流体取入部と、
上記流路の第２端部と連通する、上記流体を上記流路から排出する用の流体排出部と、
上記流体チャネルの離間された上記第１の壁及び上記第２の壁のうちの少なくとも１つの上記内部表面に形成される複数の性能強化特徴と
を備え、
離間された上記第１の壁及び上記第２の壁のうちの上記少なくとも１つの上記外部表面がほぼ連続的で穿孔のない接触表面を提供する一方、上記複数の性能強化特徴は、離間された上記第１の壁及び上記第２の壁のうちの上記少なくとも１つの上記内部表面から隆起する、複数の離間された突起部からなり、各突起部は、流入流体流動にほぼ向けられる１対の尖った先端を有する、
流体チャネル。
［項目２］
上記流体チャネルは、熱交換器または加湿器という複数の代替的デバイスのうちの１つ内に組み込まれ、
上記複数の性能強化特徴は、熱交換デバイスに組み込まれた場合に複数の伝熱強化特徴として機能し、加湿デバイスに組み込まれた場合には複数の質量伝達強化特徴として機能する、
項目１に記載の流体チャネル。
［項目３］
上記複数の性能強化特徴は、先端部及び基部を有する複数の三角形の突起部からなり、上記先端部は、上記基部からほぼ上流へと方向付けられる、
項目１または２に記載の流体チャネル。
［項目４］
上記複数の性能強化特徴は、離間された上記第１の壁及び上記第２の壁の両方の上記内部表面上に形成される、
項目１から３のいずれか一項に記載の流体チャネル。
［項目５］
離間された上記第１の壁及び上記第２の壁は、それぞれ厚みを有し、上記複数の性能強化特徴は、上記第１の壁及び上記第２の壁のうちのいずれかの上記厚みの半分より短い距離で離間された上記第１の壁及び上記第２の壁のうちの上記少なくとも１つの上記内部表面から突出する、
項目１から４のいずれか一項に記載の流体チャネル。
［項目６］
それぞれが内部表面及び外部表面を画定する離間された第１の壁及び第２の壁を有する流体チャネルを、それぞれが形成する、互いにほぼ平行して離間された関係に配置される複数の管状部材と、
上記複数の管状部材のそれぞれの離間された上記第１の壁及び上記第２の壁の複数の上記内部表面の間に画定される複数の第１流体流路と、
各々が隣接する上記複数の管状部材の間に画定される複数の第２流体流路と、
上記複数の第１流体流路を通って流体を取入及び排出する用の第１セットの流体流路と連通する、１対の取入及び排出マニホールドと、
上記複数の管状部材の各々の離間された上記第１の壁及び上記第２の壁のうちの少なくとも１つの上記内部表面上に形成される、複数の性能強化特徴と、
を備える熱交換器であって、
上記複数の性能強化特徴は、１対の尖った先端で形成され、上記複数の性能強化特徴は、離間された上記第１の壁及び上記第２の壁のうちの上記少なくとも１つの上記内部表面の平面から突出し、離間された上記第１の壁及び上記第２の壁のうちの上記少なくとも１つの上記外部表面は、ほぼ連続的で穿孔のない接触表面を提供する、
熱交換器。
［項目７］
上記複数の性能強化特徴は、複数の伝熱強化部であり、上記複数の伝熱強化部は、先端部及び基部を有する複数の三角形の突起部からなり、上記先端部は、上記基部からほぼ上流へと方向付けられる、
項目６に記載の熱交換器。
［項目８］
上記複数の伝熱強化部は、複数の行に形成され、上記複数の行は、上記第１の壁及び上記第２の壁のうちの上記少なくとも１つの上記内部表面の長さに沿って延伸する、
項目７に記載の熱交換器。
［項目９］
上記複数の伝熱強化部の、隣接する上記複数の行は、上記管状部材の幅に沿って互いから離間される、
項目８に記載の熱交換器。
［項目１０］
上記複数の伝熱強化部の、隣接する上記複数の行は、互いに近接して配置されて上記管状部材の幅にわたって鋸歯配置を形成する、
項目８または９に記載の熱交換器。
［項目１１］
上記複数の伝熱強化部の隣接する上記複数の行は、相互に千鳥状、または相互に直列という複数の代替的パターンのうちの１つに配置される、
項目８から１０のいずれか一項に記載の熱交換器。
［項目１２］
上記複数の伝熱強化部は、上記管状部材の離間された上記第１の壁及び上記第２の壁の両方の上記内部表面上に形成され、離間された上記第１の壁及び上記第２の壁は、それぞれ厚みを有し、上記複数の伝熱強化部は、上記第１の壁及び上記第２のえ壁のうちのいずれかの上記厚みの半分より短い距離で上記内部表面から突出する、
項目７から１１のいずれか一項に記載の熱交換器。
［項目１３］
上記熱交換器は、上記複数の第２流体流路に配置される複数の伝熱表面をさらに備え、上記複数の伝熱表面は、上記複数の第２流体流路を画定する隣接する上記複数の管状部材の離間された上記第１の壁及び上記第２の壁の複数の上記外部表面に対し接触して封止する、
項目６から１２のいずれか一項に記載の熱交換器。
［項目１４］
各管状部材は、第１のプレート及び第２のプレートを係合することによって形成され、
上記第１のプレート及び上記第２のプレートのそれぞれは、
略平面状の中央部分と、
複数の開口が形成されている、略平面状の上記中央部分と異なる平面に置かれる１対の起立ボス部と、
略平面状の上記中央部分及び上記１対の起立ボス部を囲む周辺フランジであって、上記第１のプレート及び第２のプレートが向かい合った係合関係に配置された場合に上記第１のプレート及び上記第２のプレートを一緒に封止することでそれらの間に上記複数の第１流体流路を画定する略平面状の上記中央部分を離間するように略平面状の上記中央部分及び上記１対の起立ボス部のどちらとも異なる平面に存在する上記周辺フランジと、
を含み、
項目６から１３のいずれか一項に記載の熱交換器。
［項目１５］
上記複数の性能強化特徴が形成される少なくとも１つのインサートであって、上記複数の管状部材の離間された上記第１の壁及び上記第２の壁のうちの上記少なくとも１つの上記内部表面に固定される、上記管状部材の離間された上記第１の壁及び上記第２の壁のうちの上記少なくとも１つの上記内部表面に固定される上記少なくとも１つのインサートと、
離間された上記第１の壁及び上記第２の壁のうちの上記少なくとも１つの上記内部表面から突出する、少なくとも１対の位置付けディンプルと、
をさらに備える上記熱交換器であって、
上記インサートは、上記少なくとも１対の位置付けディンプルを受け入れて係合するように、少なくとも１対の開口がさらに形成されている、
項目１４に記載の熱交換器。
［項目１６］
離間された上記第１の壁及び上記第２の壁の各々は、上記内部表面から突出する複数の位置付けディンプルを含み、離間された上記第１の壁上の上記複数の位置付けディンプルは、離間された上記第２の壁上の上記複数の位置付けディンプルと整列及び当接し、
上記複数の性能強化特徴は、切り起こして形成される先端部及び基部を有する三角形の複数の突起部からなり、上記三角形の突起部の上記先端部は、上記インサートの表面から突出する、
項目１５に記載の熱交換器。
［項目１７］
熱交換器用の流体チャネルを製造する方法であって、
厚みを有して内部表面及び外部表面を画定するシート材料を提供する段階と、
上記シート材料の上記外部表面はほぼ連続的で穿孔のないままに残るように、上記シート材料において、複数の尖った先端を有して上記シート材料の上記内部表面から突出する複数の伝熱強化部を、上記材料の上記内部表面上方にパターンに形成する段階と、
上記シート材料を所望のサイズに切断する段階と、
切断された上記シート材料を細長い管状部材の形状に形成する段階と、
流体を送る用の流体チャネルを蝋付けすることによって画定すべく、上記細長い管状部材の周辺エッジを封止する段階と、
を備える
方法。
［項目１８］
上記複数の伝熱強化部は、プレスダイ構成を用いてコイニングすることによって、上記シート材料に形成される、
項目１７に記載の方法。
［項目１９］
形成される上記複数の伝熱強化部のネガ型を有して１対の切断表面を提供するほぼＶ字型スロットを有するメス型ダイからなる切断ツールを提供する段階と、
上記シート材料の上記内部表面上に上記複数の伝熱強化部を形成すべく、上記切断ツールを上記シート材料の上記内部表面に対して下方に押圧する段階と、
をさらに備える上記方法であって、
上記切断ツールは、上記シート材料の上記外部表面を穿孔のない状態にする、
項目１８に記載の方法。
［項目２０］
それぞれが第１気体流または第２気体流のいずれか用の複数の気体流路である複数の流体チャネルを画定する、積層に配置される複数のプレートと、
うちの１つが上記積層における各１対の隣接するプレートの間に提供されて上記１対の隣接するプレートに対して封止される、複数の透水性膜と、
を備える加湿器であって、
上記積層の全体にわたって上記第１気体流用の複数の気体流路が上記第２気体流用の複数の気体流路と交互するように、及び、上記複数の透水性膜の各々が上記第２気体流用の上記複数の気体流路のうちの１つから上記第１気体流用の上記複数の気体流路のうちの１つを分離するように、上記複数のプレートは積層され、
上記第１気体流及び上記第２気体流のうちの少なくとも１つ用の上記複数の気体流路は、上記複数の気体流路の複数の表面から隆起する、１対の尖った先端を有する複数の質量伝達強化特徴を含む複数の性能強化特徴をさらに含み、上記１対の尖った先端は、上記第１気体流及び上記第２気体流のうちの上記１つ内に複数の渦を形成する用の流入流動にほぼ向けられる、
加湿器。
［項目２１］
上記複数の質量伝達強化特徴は、先端部及び基部を有する三角形であり、上記先端部は、上記基部からほぼ上流へと方向付けられて上記流入流動に向けられる、
項目２０に記載の加湿器。
［項目２２］
上記複数のプレートの各々は、
（１）上記プレートの上部に沿う開口上部、及び、上記プレートの底部に沿う開口底部を有する、上記プレートの中央部に画定される流場と、
（２）上記流場内に設置されて上記プレートの上記上部及び上記底部の間に延伸する複数の支持構造と、
を含み、
上記第１気体流または上記第２気体流のうちのいずれか用の上記複数の気体流路を形成する複数の流路をそれらの間に画定するように、上記複数の支持構造の１つの側壁は隣接する上記支持構造の上記側壁から離間され、
上記加湿器はさらに、
上記第１気体流用の１対のマニホールドと、
上記第２気体流用の１対のマニホールドと、
を備え、
第１対の上記マニホールドは、上記第１気体流用の上記複数の気体流路を画定する第１複数の上記プレートと流動連通し、
第２対の上記マニホールドは、上記第２気体流用の上記複数の気体流路を画定する第２複数の上記プレートと流動連通し、上記加湿器は、上記第１気体流から上記第２気体流へ水蒸気を送る、
項目２０または２１に記載の加湿器。
［項目２３］
上記複数の支持構造のそれぞれは、１対の側壁を含み、上記複数の支持構造の１つの上記１対の側壁は、複数のウェブ部によって隣接する上記支持構造と相互接続し、上記複数の流路は、上記１対の側壁及び上記複数のウェブ部によって画定され、
上記複数の質量伝達強化特徴は、複数の上記１対の側壁及び上記複数のウェブ部のうちの少なくとも一方上に形成される、
項目２２に記載の加湿器。
［項目２４］
上記複数の流路の上記複数の表面上に配置されまたは固定される複数のインサート、
をさらに備える上記加湿器であって、
上記複数の質量伝達強化特徴が上記複数のインサートに形成される、
項目２２または２３に記載の加湿器。
【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】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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