(57)【要約】  本発明は、地熱プローブ（１０）を取り囲む地盤との間で熱交換するための地熱プローブ（１０）であって、地熱プローブ（１０）は、動作状態において熱伝導流体と配置されている。地熱プローブ（１０）は、内側面（１６）を備えるインレット・パイプ（１２）と、アウトレット・パイプの外側面（１９）を備えるアウトレット・パイプ（１８）とを備え、インレット・パイプの内側面（１６）と、アウトレット・パイプの外側面（１９）との間に、熱伝導流体の層流が流れる環状空間（１５）を形成する。環状空間（１５）内には、互いに距離を置いて少なくとも２つの混合要素（２０）が配置されている。混合要素（２０）は、熱伝導流体をして、層流と、相互混合とを、交互に繰り返えさせている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地熱プローブ（１０）を取り囲む地盤との間で熱交換するための地熱プローブ（１０）であって、前記地熱プローブ（１０）は、動作状態において熱伝導流体と配置され、
１.１  内側面（１６）を備えるインレット・パイプ（１２）と、
１.２  前記インレット・パイプの内側面（１６）と、アウトレット・パイプの外側面（１９）との間に、前記熱伝導流体の層流が流れる環状空間（１５）を形成する、前記アウトレット・パイプの外側面（１９）を備えるアウトレット・パイプ（１８）と、
１.３  前記環状空間（１５）内で、前記アウトレット・パイプ（１８）の長手軸（ｘ−ｘ）に沿って互いに離間して配置される、少なくとも２つの混合要素（２０）と
を備え、前記混合要素が、
１.３.１  それぞれが部分リング面（２１）を備え、内側縁（２３）により規定され前記アウトレット・パイプの外側面（１９）に向かって突出し、外側縁（２５）および２の自由端（２６）を備える少なくとも１つの第１の部分リング・ディスク（２２）および少なくとも１つの第２の部分リング・ディスク（２２）を備え、
１.３.１.１  複数の前記部分リング・ディスク（２２）は、前記アウトレ
ット・パイプ（１８）の長手軸（ｘ−ｘ）に直交する面に対
して異なる傾斜で配置されて、回転成分を有する第１の流路
が前記アウトレット・パイプ（１８）を中心として前記部分
リング面（２１）の上に延び、
１.３.１.２  それぞれの前記第１の部分リング・ディスク（２２）の複数
の前記自由端（２６）の１つと、前記第２の部分リング・デ
ィスク（２２）の前記自由端（２６）の１つとが、実質的に
互いに離間して前記アウトレット・パイプ（１８）の前記長
手軸（ｘ−ｘ）に平行な成分を有する、第２の流路を提供す
る開口（２４）を形成し、
１.３.１.３  前記部分リング・ディスク（２２）の前記外側縁（２５）は、
前記インレット・パイプの内側面（１６）と共に、前記イン
レット・パイプの内側面（１６）に沿った成分を有する第３
の流路を提供する環状ギャップ（２８）を形成し、
１.３.１.４  前記第１の流路は、前記第２および前記第３の流路を横切っ
て前記熱伝導流体の相互混合を生じさせており、
前記混合要素（２０）の間の距離が、前記熱伝導流体を、前記混合要素（２０）の１つによる相互混合の後、ほとんど層流として次の前記混合要素（２０）へと流すことで、前記熱伝導流体の相互混合と、ほとんど層流とを、前記地熱プローブ（１０）内で変化させる、地熱プローブ（１０）。
【請求項２】
前記環状空間（１５）のメーター容積が、８リットル以上であることを特徴とする、請求項１に記載の地熱プローブ（１０）。
【請求項３】
前記混合要素（２０）は、前記環状空間（１５）内で、前記長手軸（ｘ−ｘ）に沿った方向に変位可能とされていることを特徴とする、請求項１または２に記載の地熱プローブ（１０）。
【請求項４】
前記混合要素（２０）は、それぞれボアを有するスリーブを備え、グラブネジにより前記アウトレット・パイプ（１８）上で異なる位置に配置されることを特徴とする、請求項３に記載の地熱プローブ（１０）。
【請求項５】
隣接する混合要素（２０）の前記部分リング・ディスク（２２）は、前記長手軸（ｘ−ｘ）に直交する面において、隣接する前記混合要素（２０）の前記第１の流路の前記回転成分の方向が異なるように異なって配置されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の地熱プローブ（１０）。
【請求項６】
部分リング・ディスク（２２）の複数の前記自由端（２６）は、それらの間に１００°〜２２０°、好ましくは１８０°の角度を有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の地熱プローブ（１０）。
【請求項７】
前記部分リング・ディスク（２２）の前記外側縁（２５）と、前記インレット・パイプの内側面（１６）との間の前記距離が、前記長手軸（ｘ−ｘ）に対し径方向に直交する面における距離で１ｍｍから２.５ｍｍ、好ましくは、１.５ｍｍ〜２ｍｍであることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の地熱プローブ（１０）。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の少なくとも１つの地熱プローブ（１０）を備える連結熱回路と、
熱要求を満たすためのヒートポンプを備える消費熱回路と、
前記連結熱回路と、前記消費熱回路との間で熱伝導するための熱交換器と、
前記地熱プローブ（１０）内の前記熱伝導流体を循環させて、前記消費熱回路の熱要求とは独立して短時間間隔で、前記熱交換流体を循環させる循環パイプと
を備える地熱プローブ熱回路。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の地熱プローブ（１０）と、前記地熱プローブ（１０）内の前記熱伝導流体の循環を生じさせる循環ポンプと、ヒートポンプを備える消費熱回路とを備える地熱プローブ熱回路を動作させる方法であって、前記循環が前記消費熱回路の熱要求とは独立して短時間間隔で、前記熱伝導流体の循環を生じさせることを特徴とする、地熱プローブ熱回路を動作させる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一部においてまた地球プローブとも呼ばれる、地熱プローブに関するものである。地熱プローブは、動作状態において地盤に配置されて、熱伝導流体と、地熱プローブを取り囲む土地との間の熱伝導のために提供される。ここで、本発明は、インレット・パイプ内に配置されたアウトレット・パイプを備える、大容量の同軸地熱プローブに関する。
【背景技術】
【０００２】
地熱プローブは、同軸またはＵ字型に構成することができる。Ｕ字型の地熱プローブは、インレット・パイプを備え、このインレット・パイプは、地盤の中にまで降ろされ、下側端が、アウトレット・パイプへと、連結領域において流体を案内できるようにして連結されている。熱伝導流体は、また熱伝導液体とも呼ばれ、インレット・パイプ内を流れ下り、連結領域でアウトレット・パイプに集まり、アウトレット・パイプ内を再び上に流れる。同軸地熱プローブにおいて、インレット・パイプは、プローブ外側パイプであり、アウトレット・パイプは、プローブ外側パイプ内に配置されたプローブ内側パイプである。プローブ内側パイプの外側であって、プローブ外側パイプの内側には、また熱伝導空間とも呼ばれる環状空間が存在する。この環状空間は、熱伝導領域を形成する。この形態において、プローブ内側パイプに対するプローブ外側パイプの配置は、同軸である。同軸地熱プローブの連結領域は、プローブ内側パイプの開口により形成されていて、プローブ外側パイプ内、またはこの場合には、環状空間内にある熱伝導流体が、プローブ内側パイプ内へと流れる。
【０００３】
地熱プローブを通過する際に、熱伝導流体と、地盤との間で熱伝導が発生する。熱伝導は、実質的に対流によって行われる。熱が放出されるか、吸収されるかは、地熱プローブが冷プロセスのために使用されるか、または熱プロセスのために使われるかに依存する。この目的で、従来の地熱プローブは、地盤中に１００メートルの深度に至るように設置され、個別的な場合においては、より大きな深さでさえも実現される。
【０００４】
熱伝導流体は、導入部において地熱プローブに導入される。
【０００５】
導入部において地熱プローブに熱伝導流体が導入される場合、熱伝導媒体は、インレット・パイプを１度下向きに、そしてインレット方向とは逆にアウトレット・パイプを１度上へと、地熱プローブの全長を２度通過するような規格で圧力が加えられる。時間あたり地熱プローブに導入される熱伝導流体の量は、体積流速と呼ばれる。地熱プローブの下側端で、熱伝導流体は、再度プローブ内側部分／アウトレット・パイプを通して上側に向かい、ドレインで排出される。プローブ内側パイプは、また導入部に連結され、プローブ外側パイプは、またドレインに接続される。
【０００６】
地熱プローブに流入し、流出する熱伝導流体の間の温度差は、以降において温度勾配と呼ばれる。熱流または熱出力として、熱は、簡単に熱リザーバーである地盤から抽出される。
【０００７】
１００ｍ以下の長さ（または、深さ）の地熱プローブの場合、導入された熱伝導流体と、排出された熱伝導流体との間の温度勾配は、概ね数度の量である。-２℃〜１℃の導入値が、２℃〜５℃の排出値とされるのが普通である。温度勾配は、比較的小さく、地熱プローブから排出される熱伝導流体の温度は依然として、例えば、居住室を温めるために要求される熱的要求に対応しない。熱出力は、しかしながら、ヒートポンプの支援により利用することができ、この際、ヒートポンプの熱効率は、熱伝導媒体により供給された熱的出力が、どの程度、暖房のための熱要求に変換されたかを示す。ヒートポンプにおいては、供給された熱的出力は、気化器中の第２の流体回路内にある熱媒体を気化させるために低温水準で使用される。この場合、気化器は、地熱プローブから抽出された熱が、低温水準にあるヒートポンプに供給されるコンポーネントである。このため、地熱プローブから排出された熱伝導液体は、熱交換器を通して流れ、第２の流体回路へとその熱を渡す。その後、その後、熱媒体は、ポンプに供給され、ポンプが、その時には気体状の熱媒体を圧縮して、熱媒体をより高い圧力水準へと上げる。このプロセスにおいて、気体状の熱媒体が加熱され、この熱が、居住室を暖房するために使用することができる。この熱が居住室を通過する際に、熱媒体は冷却され、凝縮する。チョークにおいて、圧力が低圧水準となるまで膨張される。これがその時点で再度ヒートポンプの気化器に供給され、ヒートポンプ回路が提供される。しかしながら、上述したように機能しない他のタイプのヒートポンプ回路が依然として存在する。これらのことは、当業者においてはよく知られている。地熱プローブ内の熱伝導流体は、熱媒体自体が地熱プローブを通して循環される場合、排除することができる。本発明は、２つの分離した回路を有する地熱熱回路に限定されるものではない。
【０００８】
地熱プローブの利用可能な温度差は、第２の流体回路内の熱媒体を蒸発させるためには通常適切ではないため、地熱プローブにおいては多重の地熱プローブが使用されるのが普通である。地熱プローブは、ヒートポンプのプロセス内に組み込まれるように、地盤から熱を吸収するように良く適合されているものの、それにもかかわらず、普及した地熱プローブが達成できる熱伝導流体の排出値により達成される温度勾配を増加させることへの要求が存在している。概略的には、ヒートポンプを排出値の間で、より低い温度差、すなわち熱伝導流体と熱的要求との間で取り扱わなければならなくなるので、熱伝導媒体のより高い排出値は、効率を改善するものとされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ドイツでは、深度１５メートルの地盤の温度は、例えば年間を通じて常に約１０℃であり、この温度は、３０メートル深くなるごとに約１℃上昇する。具体的に言えば、７０メートル以深の地熱プローブの場合には、それを介した熱交換が効率的に行われないので、達成される排出値がしばしば不十分となる。熱伝導流体は、排出値がしばしば不十分であるため効率的な熱交換ができない。具体的には多重の地熱プローブが直列に連結されている場合に、熱伝導流体が、一旦到達した温度を損失なく維持することができれば、このことは追加的な効果をもたらす。特に、大容量の地熱プローブが、このために好適である。メーター容積が大きくなればなるほど、高い温度を達成するためには多くの熱量が必要である。しかしながら、いったん温度に到達してしまえば、同一の理由から長い温度安定性が効果をもたらされる。
【００１０】
大容量の地熱プローブは、インレット・パイプの内側面により画定されるインレット・パイプの内側径と、アウトレット・パイプの外側面で画定されるアウトレット・パイプの外側径が、この環状空間でメーター容積＞１０リットルが得られるように選択され、さらなる乱れのない熱伝導媒体は、環状空間内で実質的に層流となる、という特徴を有する。流れが層流であるかどうかは、流路の形状、熱伝導媒体の粘度、および流速に依存する。これから、流れ内で乱流が発生するポイントに関連する次元である、いわゆるレイノルズ数が得られる。流速が高まれば高まるほど、すぐに臨界レイノルズ数を超える。低い流速は、（近似的な）層流を保障する。加えて、低流速の熱伝導流体は、インレット・パイプの内側面上で熱を吸収するにあたり、より長い時間を有する。しかしながら層流は、（近似的な）層流内では、不均一な温度が生成されることから不都合であると考えることができる。不均一な温度の層は、上下方向、すなわちインレット・パイプの内側面に平行に移動し、インレット・パイプの内側面の近くでより暖かい層が存在し、これが複数の内側層に対する断熱層として作用する。
【００１１】
本発明の目的は、地熱プローブ内における熱伝導流体と熱源との間の熱交換、その結果として地熱プローブの熱回路における効率を改善することを目的とする。加えて、本発明は、慣例的に侵入可能な掘削深さの領域において、地熱プローブの効率的な使用を可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この目的は、請求項１の特徴を備える地熱プローブにより解決される。本発明のさらなる効果および特徴は、従属請求項から導出される。加えて、地熱プローブの熱回路および地熱プローブの熱回路の操作方法が請求される。請求項に個別的に記述された特徴は、いかなる技術的な現実的な仕方においても組み合わせることができ、かつ本発明のさらなる構成を示すことができる。説明は、特に図面との関係において、本発明を追加的に特徴付けると共に明記するものである。
【００１３】
本発明の地熱プローブは、動作状態で地盤により取り囲まれ、地盤と、地熱プローブ内に配置された熱伝導流体との間の熱交換を提供する。地熱プローブは、インレット・パイプを備えており、インレット・パイプを通して熱伝導流体が地熱プローブ内、その結果地盤内および熱伝導流体が再度排出されるアウトレット・パイプ内へと、導入される。通常、熱伝導流体は、導入部からインレット・パイプに導入され、この導入方向は、地盤内部の方向であり、これを、インレット方向（流れ方向）と呼ぶ。本発明に従い、アウトレット・パイプは、インレット・パイプ内に配置されていて、インレット・パイプの内側面と、アウター・パイプの外側面との間に環状空間を形成し、この環状空間内に熱伝導流体が流れる。本発明に従う地熱プローブ内の熱交換は、インレット・パイプの内部で発生する。本発明は、大容量の地熱プローブに関するものであり、インレット・パイプの内側面により規定される径が、概ね層流が存在するようなサイズとされる態様である。アウトレット・パイプの外側径は、アウトレット・パイプの外側面によって規定されており、環状空間内で概ね８リットル以上のメーター容積が得られるようにされる。好ましくは、インレット・パイプの内側面によって規定される径は、１２０ｍｍ以上とされ、環状空間のメーター容積は、１２リットル以上とされる。
【００１４】
とりわけ、熱伝導流体のほとんど層流と、相互混合とを、繰り返し変化させることが、効率的な熱交換を生じさせることが見出された。本発明に従う地熱プローブは、熱伝導流体がインレット・パイプへと、層流の仕方で流れ込む。地熱プローブは、さらに少なくとも２つの混合要素を備え、これらは、アウトレット・パイプの長手軸に沿って環状空間内に互いに離間して配置される。混合要素の間の距離は、この場合、混合要素を通過した熱伝導流体が、次の混合要素に当たる前に、再度静かになって、層流が再度得られるように選択される。典型的には、混合要素の間の距離は、１〜２.５ｍであり、好ましくは、１.５〜２ｍの間である。これらの値は、大きさの程度が考慮されるべきであり、かつ理想的な距離を決定するためには流速、インレット・パイプの内径、アウトレット・パイプの外径、熱伝導媒体の粘度を考慮する必要があることに留意する必要がある。ここで、実際上純粋な層流、すなわち乱流無しの流れは存在しないことを明記する。このことが、以下において、用語「ほとんど層流」または「実質的な層流」を用いる理由である。本発明の実質的な側面としては、混合要素の間の流れが再度完全に安定することは必要ではなく、流れが安定し、再度ほとんど層流となることで充分なのである。
【００１５】
混合要素は、それぞれ外側縁と、内側縁と、２つの自由端を備える少なくとも２つの部分リング・ディスクを備え、これらが部分リングの面を規定する。部分リング・ディスクは、例えば溶接または接着といったいかなる方法によってもアウトレット・パイプに連結することができる。したがって、混合要素の部材は、好ましくは熱可塑性樹脂といったアウトレット・パイプの材料と同じ材料とすることができ、この結果として部分リング・ディスクの、アウトレット・パイプへの容易な連結が保証される。効果的な構成においては、混合要素は、地熱プローブのそれぞれの特殊作業へと、混合要素の距離を適合させることができるように、環状空間に可変に配置することができる。例えば、地熱プローブの熱伝達流体が異なる場合、混合要素の理想的な距離もまた異ならせることができる。混合要素が、例えばスリーブを備える場合、スリーブを介して部分リング・ディスクがアウトレット・パイプの外側面に配置される。例えば内ネジを有するボアがアウトレット・パイプの外側面に、アウトレット・パイプの長手軸に沿って形成され、スリーブのロックを提供する。グラブネジは、その後、混合要素を固定するために用いることができる。一度混合要素の距離が確立されれば、これらはまたアウトレット・パイプに溶接することができる。
【００１６】
本発明に従えば、部分リング・ディスクの外側縁は、インレット・パイプの内側面から同一の形状の環状ギャップをもって離間しており、この環状ギャップを通して熱伝導流体の一部が流れることができる。典型的には、この環状ギャップの量は、１〜１２ｍｍであり、より具体的には４〜８ｍｍである。
【００１７】
部分リング・ディスクの自由端のそれぞれ１つは、隣接する部分リング・ディスクの自由端のうちの１つから離間するように配置される。加えて、隣接する部分リング・ディスクは、アウトレット・パイプの長手軸に直交する平面に対して、異なる傾斜で配置されている。実質的に離間することは、２つの隣接する部分リング・ディスクの自由端の１つの間にそれぞれ開口が形成されており、この開口を通して垂直成分を有する流路を、アウトレット・パイプの長手軸に沿って導くことになる。部分リング・ディスクの構成および配置に応じて、大きさの異なる垂直成分を有する流路成分が、アウトレット・パイプの外側面に直接沿って誘導される。例えば、部分リングの面は、半分のリング面として構成されて、どの場合にでも部分リング・ディスクの自由端が互いに１８０°の角度を含むようにされる。しかしながら、円形セグメント部分の他の変形例も、また考慮することができる。部分リング・ディスクの自由端が含む角度が１８０°よりも小さい場合、アウトレット・パイプの外側面に直接沿って誘導する垂直成分を有する流路成分が、増加する。
【００１８】
傾斜して存在する部分リング・ディスクは、部分リング面の上でアウトレット・パイプを中心とした回転成分を有する、さらなる流路をもたらす。上面から見ると、混合要素に対する流れ方向において、熱伝導流体は、部分リング・ディスクの配置に応じてアウトレット・パイプを中心として時計回り、または反時計回りの方向に流れる。好ましくは、異なる混合要素の部分リング・ディスクは、それぞれ隣接する混合要素の流れの回転成分の方向が異なるようにして、それぞれ配置される。
【００１９】
上述した流路は、互いを横切ってまた、いわゆる熱伝導流体の渦流と呼ばれる相互混合をもたらす。この相互混合は、回転運動を介して熱伝導媒体に渦流を付加する点でさらに好ましい。要するにこの領域における流れは、また乱流として説明でき、これは、熱伝導流体の異なる熱の層がこの領域で強く混ぜ合わされることを、単に記述するものである。
【００２０】
効果的な構成により、この相互混合は、インレット・パイプの内側面の領域およびアウトレット・パイプの外側面、すなわち、大きな温度差を有する層を構成する正に層流の領域において、とりわけ引き起こされる。本開示において好ましい大容量の地熱プローブの場合においては、純粋な層流の場合には、内側の複数の層がほとんど、いかなる熱をも吸収できないというリスクがある。この理由から、この層の形成を、熱伝導流体の相互混合により打ち消すものである。
【００２１】
流れの間の境界層は、破壊される。この破壊およびそれによる相互混合により、地盤と、熱伝導流体との間の総合的に効果的な熱交換が行われる。混合要素の特定の配置を通じて、地熱プローブが適切で高い温度勾配、すなわち排出値を達成するための地熱プローブの必要な長さが削減できる。地熱プローブは、かくして掘削深さが、地質学的に、または法的に制限される領域においてまた使用することができる。効果的な熱交換は、熱交換流体の高速の層流と、相互混合との間の変化を通じて達成される。具体的には、本発明の地熱プローブは、それらの効率的な地盤との熱交換の故に、また冷却にも好適である。
【００２２】
本発明の他の側面は、地熱プローブ熱回路において、比較的短い時間間隔の循環ポンプが、消費回路を伴うヒートポンプからの熱要求がない場合であっても、少なくとも１つの地熱プローブに結合する熱回路へと、熱伝導媒体を供給または移動させる構成にある。本発明に従う循環ポンプは、それとは独立して動作する。この理由から、循環およびその結果としての地熱プローブ内の熱伝導流体の相互混合は、消費熱回路の停止状態においても発生する。このことは転じて熱伝導流体の加熱を増加させることに繋がり、ヒートポンプの効率を著しく向上させる。このため、熱伝導流体は、必要とされない時にも地熱プローブ内ですでに予加熱される。具体的には、ヒートポンプが利用できるまでに必要な時間の熱要求が、これによってまた削減される。
【００２３】
本発明に従う、上述した地熱プローブ熱回路を動作させる方法は、循環ポンプを通して熱伝導流体が短時間間隔で地熱プローブ内または構成に応じて複数の地熱プローブ内を循環し、熱伝導流体の相互混合をいつでも発生させることを特徴とする。
【００２４】
本発明の特徴および効果は、後述する例示的な実施形態の説明から理解されるものであり、実施形態は、制限的に理解されるべきものではなく、後述する図面を参照して、より詳細に説明される。図面においては、概略的に：
図１は、アウトレット・パイプ上の混合要素の斜視図であり、
図２は、混合要素が配置される領域におけるインレット・パイプを通した断面図であり、
図３は、３の混合要素が配置される領域におけるインレット・パイプの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
種々の図面において、機能に関連して等価な部分は、概ね一度だけ説明すれば良いように、同一の参照符号を付する。
【００２６】
図１は、混合要素２０が配置されたアウトレット・パイプの断面を示す。図示する例示的な実施形態においては、混合要素は、それぞれ部分リング面２１を備える５の部分リング・ディスク２２からなり、部分リング面２１は、それぞれ外側縁２５と、内側縁２３と、２つの自由端２６とによって規定されている。
【００２７】
部分リング・ディスク２２は、アウトレット・パイプ１８の長手軸ｘ−ｘに直交する平面に対して異なった傾斜で配置されていて、それぞれの態様において、自由端２６の１つが、隣接する部分リング・ディスク２２の自由端２６の１つから離間して配置されている。このため、隣接する部分リング・ディスク２２の２の自由端２６は、開口２４を形成し、この開口２４は、アウトレット・パイプ１８の長手軸ｘ−ｘに沿って垂直方向に延びている。隣接する部分リング・ディスク２２の自由端２６は、実質的に互いに離間するように配置されており、それらの外側縁２５の領域でだけ、互いに接触する。部分リング・ディスク２２の傾斜配置により、混合要素２０の外見は、長手軸ｘ−ｘの方向に見た上面図では、時計回りの方向にアウトレット・パイプ１８を中心とする螺旋回巻きに類似する。
【００２８】
図２は、本発明に従う地熱プローブ１０のインレット・パイプ１２を通した、より簡略化した断面図であり、この領域において、混合要素２０は、インレット・パイプの内側面１６と、アウトレット・パイプの外側面１９との間にある環状空間１５に配置されている。図２に示す混合要素２０は、図１で示した混合要素２０の概略的表現に対応する。この断面図において、部分リング・ディスク２２の外側縁２５と、インレット・パイプの内側面１６との間に環状ギャップ２８が形成されているのに留意されたい。
【００２９】
環状空間１５の領域には、混合要素２０が配置されており、熱伝導流体は、実質的に３の異なる流路に沿って流れている。この前においては熱伝導流体は、環状空間１５内の混合要素２０に向かって（近似的な）層流で流れる。熱伝導流体の層流で流れる方向は、大きな白抜き矢線で示す。矢線の方向は、熱伝導流体の流入方向に対応する。
【００３０】
流入方向の層流の熱伝導媒体は、第１の部分リング・ディスク２２の部分リング面２１に当たり、時計回り方向にアウトレット・パイプ１８を中心として回転運動する、さらなる部分リング面２１の上側に向けられる。この第１の流路は、アウトレット・パイプ１８を中心とした矢印がつけられた破線の螺旋で示されている。
【００３１】
図１ですでに示した２の部分ディスク２２の間の開口２４を通じて垂直成分を有する第２の流路が得られ、一部は、直接アウトレット・パイプの外側面１９に直接沿って導かれる。この第２の流路は、それぞれの事例において、開口２４内の小さい白抜き矢線により示されている。明確にする目的のため、小さい白抜き矢線の表示は、開口２４ａのうちの１方においてこれを小さくする代わりに、乱流２９を示し省略されている。この乱流２９は、このポイントにおいて熱伝導媒体の相互混合を顕著なものとする。
【００３２】
部分環状ディスク２２の外側縁２５と、インレット・パイプの内側面１６との間の環状ギャップ２８は、第３の流路を構成する。これは、細長い矢線で示されている。この領域ではまた熱伝導媒体の相互混合が、部分的に小さな乱流２９により示されている。
【００３３】
インレット・パイプ１２の下側端の連結領域において、図示していないものの、熱伝導媒体は、アウトレット・パイプ１８へと流れ込む。アウトレット・パイプ１８内での流れ方向を、黒矢線で示す。アウトレット・パイプ１８内での流れ方向は、流入方向とは反対である。
【００３４】
図３は、同様に、インレット・パイプ１２を通した断面図である。図示する領域において、３つの混合要素２０I、２０II、２０IIIが環状空間１５内に配置されている。混合要素２０I〜２０IIIの環状空間１５内での表示は、図２の表示に対応する。個々の混合要素２０I、２０II、２０IIIの間の距離は、大きな白抜き矢線で示す実質的に層流の熱伝導流体が、それぞれの混合要素２０I、２０II、２０IIIの第１の部分リング・ディスク２２の部分リング面２１に当たるように選択されるものとして図示されている。さらに、第１の混合要素２０Iは、熱伝導流体の回転運動を、アウトレット・パイプ１８を中心とした反時計回りの方向に変え、混合要素２０IIは、時計回りの方向を生じさせ、そして混合要素２０IIIは、再度熱伝導流体を、アウトレット・パイプ１８を中心とした反時計回りの方向に誘導する。多重の混合要素２０I〜IIIにより、熱伝導媒体の層流と、相互混合との間の繰り返しの変化が発生する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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