(57)【要約】本発明の目的は、主に向流で送られるガス流間で熱伝達を行う熱交換器（１）で、流れを互いに分離する壁が可撓性フィルム（３）であり、それを介して熱伝達が行われるようにした熱交換器（１）である。熱交換部材（２）は、溶接によって互いに接合されているので、剛性側壁がまったく必要ない。この場合、特に梱包、輸送および設置のために熱交換器（１）を折り畳むことができる。
2004506173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主に向流で送られるガス流間で熱伝達を行う熱交換器（１）において、流れを互いに分離する壁が可撓性フィルムで形成され、それを介して熱伝達が行われる熱交換器（１）であって、部材（２）が、２枚のプラスチックフィルム（３）と、該フィルム間に配置された支持フィルム（４）とで構成されており、該フィルムを互いに接合させることによって、平行な流れチャネル（５）を形成して、該流れチャネルを拡張させることによって、前記部材（２）がその垂直および水平方向の外寸を保持できようにしており、また、複数の部材（２）を連結して熱交換器を形成することによって、隣接部材（２）のプラスチックフィルム（３）の自由縁部を互いに接着し（６）、それにより部材（２）の外部にも閉鎖空間（７）が形成されるようにしており、さらに、ガス流を流れチャネル（５）の内部に外部より高圧で送ることによって、前記流れチャネル（５）を拡張させるようにしたことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記流れチャネル（５）は、連続溶接接合部（８）によって前記プラスチックフィルム（３）を前記支持フィルム（４）に接着することによって形成され、前記プラスチックフィルム（３）の、前記接合部（８）間に残る部分（９）を伸張させて、それに永久変形が生じるようにしたことを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
【請求項３】
前記流れチャネル（５）は、前記プラスチックフィルム（３）を前記支持フィルム（４）の両側に波形に固定するようにして形成されていることを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
【請求項４】
前記流れチャネル（５）は、スポット溶接または不連続溶接接合部によって前記プラスチックフィルム（３）を互いに接着するようにして形成され、前記プラスチックフィルムは、互いに接触した平行な流れチャネルを形成するように配置されていることを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
【請求項５】
前記部材（２）の端部は、ガスを前記部材（２）に流出入させる開口構造体すなわち目板（１０）を備えており、組み立て時に、前記目板（１０）とほぼ同様な開口構造体（１１）を前記部材（２）間に配置して、該開口構造体（１１）を利用して第２ガスを前記部材の外部閉鎖空間（７）に流出入させるようにしたことを特徴とする先行請求項のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項６】
特に、梱包、輸送および設置のために折り畳むことができることを特徴とする先行請求項のいずれかに記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明の目的は、実質的に向流で流れるガス流間で熱伝達を行う熱交換器で、流れを互いに分離する壁が可撓性フィルム製であり、それを介して熱伝達が行われる熱交換器である。
【０００２】
建物の換気および産業において、大量のエネルギが失われている。さまざまな高温煙道および処理ガスの処理においても、熱がガスから十分に効率的に回収されない場合、エネルギが失われる。一般的な例として、湿ったガスを取り除く乾燥処理がある。凝縮によって放出されたエネルギを利用することが可能であれば、特にこれらから大量のエネルギを回収することができるであろう。環境に有害または危険な物質をガス流から取り除く場合、これは、環境保護の点においても重要である。水蒸気をガス流から除去することによって、いわゆる可視環境公害も減少する。特に腐食性物質をガスから凝縮する場合の高い投資コストと共に、一般的に市販されている構造体は、いわゆる直交流原理に従って作動するため、せいぜい約６０〜７０％の熱が回収されるだけであることによって、問題が生じる。大量ガス用の熱交換構造体はかさばると共に重いため、それらの輸送および設置が困難である。
【０００３】
プラスチック製のガス−ガス熱交換器が市販されているが、それらは剛性構造を有することを特徴としている。これらのほとんどは、直交流原理に従って作動する。実際に低コストの構造体は市販されていない。低コスト熱交換器を市場に導入すれば、多くの用途で熱の回収を相当に増加させることができると同時に、空気保護に関連した環境要件を新しい方法で考慮することも可能になるであろう。
【０００４】
米国特許明細書第４，４１１，３１０号は、プラスチックフィルムから、一定間隔で平行フィルムを互いに接着することによって熱交換器を製造する方法を開示している。このように形成されたプラスチックフィルム対を連結して、熱交換器を形成することができる。たとえば、空気を導入した時、熱交換通路が形成される。この特許は、チャネルを開放状態に維持するために、拡張部材をチャネル内に入れることができることを示唆している。チャネル内で永久変形が起きず、拡張中に熱交換器の寸法が変化する。この現象のためにガス用に複雑な入口および出口構造が必要になる場合が多いが、それは、そのような熱交換器が、部材の収縮を拡張状態で制御することができる方法を必要とするからである。
【０００５】
国際特許明細書第ＷＯ９１／０４４５１号は、２つの空気流間で熱交換を行うためのフィルムからなる熱交換器を開示している。熱交換器は、チャネルの外部の空間を閉鎖するための別体の壁構造体を有する。チャネルは、支持ブロックによって開放状態に維持されている。加圧空気流をチャネルに送り込む時にフィルムを連続的に引き伸ばすことによって、最終的に望ましくない伸張またはクリープが生じるであろう。しかし、フィルムには、製造段階では永久変形を生じるための引き伸ばしが行われない。また、熱交換器は、張力を調節することができるばね構造体を有する。このため、構造体が重くなると共に、高コストになる。
【０００６】
本出願人のフィンランド特許明細書第９７０２２７号は、フィルム蒸発器または蒸留器用の熱交換部材を開示している。フィルム部材は、向き合ったプラスチックフィルムから形成され、これらを選択点で互いに接着して、部材の内部にチャネルを形成する。製造に関連して言うと、部材の熱交換表面を形成する可撓性フィルムを接着点間で引き伸ばすことによって、可撓性フィルム内に永久変形を生じて、後に部材を加圧した時、その内部が拡張して、その垂直および水平方向の外寸を同時に保持することができる。フィンランド特許出願第９７０２２７号の熱交換部材は、部材の内部で凝縮すべき蒸気から、部材の外面上で蒸発すべき液体に熱を伝達するために使用される。
【０００７】
２つのガス間の熱伝達における上記問題は、可撓性プラスチックフィルムから向流原理で作動する本発明に従った熱交換装置を製造することによって解決することができ、その装置を本明細書では「熱交換器」と呼ぶ。本発明に従った熱交換器の個別の熱交換部材、本明細書では「部材」と呼ぶものが、可撓性を有する薄いプラスチックフィルムで作製されている。
【０００８】
本発明に従った熱交換器は、熱交換器の部材が、２枚のプラスチックフィルムと、これらのフィルム間に配置された支持フィルムとで構成されて、フィルムを互いに接合させることによって、平行な流れチャネルを形成して、これらの流れチャネルを拡張させることによって、部材がその垂直および水平方向の外寸を保持できようにしており、また、熱交換器を形成するために、複数の部材を連結して、隣接部材のプラスチックフィルムの自由縁部を互いに接着することによって、部材の外部にも閉鎖空間が形成されるようにしており、さらに、ガス流を流れチャネルの内部に外部より高圧で送ることによって、流れチャネルを拡張させるようにしたことを特徴とする。
【０００９】
流れチャネルを形成するために使用されるプラスチックフィルムの厚さは、０．０１〜０．５ｍｍ、好ましくは、０．０５〜０．１ｍｍである。
【００１０】
支持フィルムは好ましくは、流れチャネルを形成するプラスチックフィルムより強いプラスチックフィルムで形成される。支持フィルムは、ガラス繊維マットまたはネットまたは織物などの他の補強材料で形成してもよい。支持フィルムの目的は、未圧縮状態にある時の部材をまっすぐに保持すると共に、ガスを流れチャネル内へ吹き込んで流れチャネルを拡張させた時に部材を支持することである。支持フィルムによって、流れチャネルにガスが入っているか、否かに関係なく、部材の垂直および水平方向の外寸が不変に保持される。
【００１１】
本発明の好適な実施形態では、流れチャネルが、連続溶接接合部によってプラスチックフィルムを支持フィルムに接着することによって形成され、プラスチックフィルムの、接合部間に残る部分を伸張させて、それに永久変形を生じるようにしている。部材の内部に送られたガスは、部材の一端部から、このように形成されたチャネル内の他端部へ流れることができる。
【００１２】
プラスチックフィルムを変形させるための伸張には、たとえば、フィンランド特許出願第９７０２２７号に記載されている方法か、他の最新技術の方法を使用することができる。１つのそのような方法は、たとえば、プラスチックフィルムを加熱する段階と、同時に、圧力差を利用してそれを引き伸ばす段階とを含む。
【００１３】
流れチャネルは、段ボールの場合のように、可撓性フィルムを支持フィルムの両側に波形に固定するようにして形成することもできる。さらに、接着以外にも、スポット溶接または短い線形または波形溶接接合部も使用でき、これによって、流れチャネルが互いに接触したベッド状部材が形成される。
【００１４】
部材の端部に開口構造体が設けられ、本明細書ではこれを「目板」と呼び、これを介してガスを部材に流出入させる。
【００１５】
熱交換器を形成するために、上記のように形成された複数の部材を組み合わせて、重ねられた部材の自由側部に残った可撓性プラスチックフィルムの自由側部を互いに接合する。これによって、熱交換器が幾つかの重なった部材から形成され、この場合も、流れチャネルの外部の空間が閉鎖空間である。
【００１６】
以上に記載した構造は、別体の側壁を必要としないので、熱交換器の製造コストを削減する。さらに、可撓性構造であって、剛性壁がないため、熱交換器を小さい空間に詰め込むことができるため、輸送および設置が容易になり、したがってやはりコストが削減される。
【００１７】
部材の端部のものとほぼ同様な「目板」が、上記のように形成された熱交換器の端部の部材間に配置される。ガス流は、部材間のこの目板を通して部材の外部空間へ、または部材の外部空間から流れる。
【００１８】
部材は、互いに任意の距離を置いて配置され、そのため、流れチャネルの外部空間が大小し、また、部材は、互いに接触するように、または拡張時でも互いに離れているように、いずれに配置することもできる。この距離は、たとえば、目板の厚さを変えることによって調節することができる。熱交換器の異なった層において、部材の流れチャネルを互いに対応する点か、または互いに重なる点のいずれにも配置することができる。
【００１９】
部材を拡張するために、ガス流は、部材の内部へ外部より高圧で送られる。ガス流が熱交換器をほぼ向流で流れるように、ガス流は、好ましくは熱交換器の両端部から送られる。
【００２０】
熱交換器は、垂直または水平位置の両方に、またはこれらの位置の間の傾斜位置に設置することができる。ガス流の一方から液体が凝縮する場合、熱交換器を垂直位置に設置して、そのガス流を熱交換器に上端部から導入するのが好ましい。
【００２１】
次に例示として、添付の図面を参照しながら、本発明をさらに詳細に説明する。
【００２２】
図１に従った熱交換器１は、図２および図３に示されたように、複数の部材２で形成されている。部材２は、２枚のプラスチックフィルム３と、その間に配置された１枚の支持フィルム４とで構成されている。プラスチックフィルム３および支持フィルム４は互いに接着されて、平行な流れチャネル５を形成している。熱交換器１を形成するために、複数の部材２が連結されており、隣接部材２のプラスチックフィルム３の自由縁部が接合部６を形成している。一方のガス流が流れチャネル５の内部を通り、第２ガス流は、流れチャネルの外部閉鎖空間７内を通る。
【００２３】
図２および図３は、本発明の好都合な実施形態を示し、本実施形態では、連続溶接接合部８によってプラスチックフィルム３を支持フィルム４に接着することによって、流れチャネル５が形成されており、プラスチックフィルム３の、接合部８間に残った部分９を伸張させることによって、それに永久変形を生じる。
【００２４】
部材２の端部に開口構造体すなわち目板１０が設けられており、その構造が図４に示されている。ガスは、目板１０を介して部材２に流出入させる。熱交換器１を組み立てる時、目板１０とほぼ同様な開口構造体１１を部材２間に配置して、この開口構造体１１を利用して第２ガスを部材の外部閉鎖空間７に流出入させる。
【００２５】
液体が第２ガス流から凝縮される場合、熱交換器１を図１に従った垂直位置に設置して、そのガス流を熱交換器１の上端部から内部へ送り込むことによって、凝縮水が熱交換器１の下端部から除去されるようにすることが好ましい。
【００２６】
本発明に従った熱交換器は、２つのガス流間での熱伝達が必要な多くの用途で、たとえば、加工産業で使用することができる。そのような用途の例として、煙道ガスおよびさまざまな乾燥処理から熱回収を行うことができ、したがって、ガスから凝縮される水蒸気および酸と共にそれらのエンタルピー（熱含量）を回収することができる。本発明に従った熱交換器はさらに、建物の換気に組み合わせて使用することもできる。本発明に従った熱交換器の１つの特別な用途は、部材の外面上を流れる高温または低温液体によってガスを加熱または冷却することである。その場合、好ましくは部材の内側を流れるガスは、下から上方へ向流で通る。
【００２７】
本発明のさまざまな実施形態が例示として以上に示されたものに制限されることはなく、添付の請求項の範囲内で変更することができることは、当該技術分野の専門家には明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明に従った熱交換器を示す。
【図２】
本発明に従った熱交換器の、部材が拡張した状態における断面図である。
【図３】
本発明に従った熱交換器の、部材が未圧縮である状態における断面図である。
【図４】
本発明に従った熱交換器の、ガスを供給するための目板を示す。
【図５】
本発明に従った熱交換器を、輸送および設置のために折り畳んだ状態に示す。
【図１】
2004506173.tif 000003
【図２】
2004506173.tif 000004
【図３】
2004506173.tif 000005
【図４】
2004506173.tif 000006
【図５】
2004506173.tif 000007
【国際公開パンフレット】
2004506173.tif 000008
2004506173.tif 000009
2004506173.tif 000010
2004506173.tif 000011
2004506173.tif 000012
2004506173.tif 000013
2004506173.tif 000014
2004506173.tif 000015
2004506173.tif 000016
2004506173.tif 000017
2004506173.tif 000018
【国際調査報告】
2004506173.tif 000019
2004506173.tif 000020
2004506173.tif 000021