(57)【要約】  本発明において、外燃式熱サイクル機関用の熱交換器（１００）は、繊維の大部分が熱交換器の軸線を少なくとも部分的に取り囲む繊維網を備えている。繊維は、渦巻き状に巻かれ焼結され、これによって熱交換器が得られる繊維ウェブの一部となっている。【選択図】図１ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属の繊維の網を備え、かつ軸線を有する熱サイクル機関用熱交換器であって、
前記繊維の平均繊維長さＬｆｉｂｅｒが０．６ｃｍ〜６ｃｍであり、
前記繊維の大部分が前記軸線を取り囲む接平面内でランダムに広がっていることを特徴とする、熱サイクル機関用熱交換器。
【請求項２】
前記繊維が前記軸線の周囲に巻き付けられた繊維ウェブの一部となっている、請求項１に記載の熱サイクル機関用熱交換器。
【請求項３】
前記繊維が密接に接触する点で焼結結合によって相互に接続される、請求項１又は２のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項４】
前記熱交換器の孔隙率が８５％〜９５％である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記熱交換器がリング形状となっている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記熱交換器が円盤形状となっている、請求項１〜４のいずれかに一項に記載の熱交換器。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の熱交換器を製造する方法であって、
前記熱交換器が外径を有し、
前記方法は、
少なくとも前縁を有する繊維ウェブを準備するステップと、
前記熱交換器の前記外径である所定の直径が得られるまで、前記繊維ウェブを、前記前縁を平行にするように円筒形に巻くステップと、
少なくともメッシュ前縁を有するメッシュを準備するステップと、
前記メッシュを、前記巻いた繊維ウェブの周囲に前記メッシュ前縁を平行にするように円筒形に巻くステップと、
前記繊維相互間で密接に接触する点で前記繊維を懸架するような態様で前記巻いたウェブを焼結するステップと、
前記焼結済み熱交換器の周囲から前記メッシュを除去するステップと
を含む方法。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の熱交換器を製造する方法であって、
前記熱交換器が内径及び外径を有し、
前記方法は、
少なくとも前縁を有する繊維ウェブを準備するステップと、
前記熱交換器の前記内径とほぼ同等の直径を有するリールを準備するステップと、
前記熱交換器の前記外径である所定の直径が得られるまで、前記繊維ウェブを、前記リール上に前記前縁を平行にするように円筒形に巻くステップと、
少なくともメッシュ前縁を有するメッシュを準備するステップと、
前記メッシュを、前記巻いた繊維ウェブの周囲に前記メッシュ前縁を平行にするように円筒形に巻くステップと、
前記繊維相互間で密接に接触する点で前記繊維を懸架するような態様で前記巻いたウェブを焼結するステップと、
前記焼結済み熱交換器の周囲から前記メッシュ及び前記リールを除去するステップと
を含む、方法。
【請求項９】
外燃式熱サイクル機関内における請求項１〜６のいずれか一項に記載の熱交換器の使用。
【請求項１０】
外燃式熱サイクル機関内における請求項７又は８に記載の方法により得られる熱交換器の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スターリングサイクル熱機関等の外燃式熱サイクル機関用の熱交換器に関する。より詳細には、本発明は、熱サイクル機関用の改良型熱交換器に関する。
【０００２】
本発明はさらに、このような熱交換器を得る方法、及びこのような熱交換器の熱サイクル機関での使用に関する。
【背景技術】
【０００３】
熱サイクルの様々な段階中に、作動流体から熱を加えたり除去したりするために、熱交換器が熱サイクル機械に対して使用されている。この種の熱交換器は、一般的には、作動流体に対する高熱伝達領域及び低流れ抵抗を意味する高熱伝達率の能力を有していなければならない。
【０００４】
様々なタイプの熱交換器が既に市場で入手可能となっている。一般的に、この種の熱交換器は、例えば、特許文献１、特許文献２、及び特許文献３に記載されているように、金属スクリーン、円筒形に巻かれた金網、若しくは３次元ランダム繊維網を含んでおり、又は、例えば、特許文献４に記載されているように、短い金属繊維を含んでいる。
【０００５】
熱交換器は、流体の流れ方向に非常に低い熱伝導率を有している必要がある。なぜならば、熱交換器の一端が熱くなり、他端が冷たくなるからである。熱交換器は、作動流体が熱交換器内部の局部温度に急速に順応できるように、流体の流れに垂直な方向に非常に高い熱伝導率を有することも必要となっている。熱交換器は、作動流体で熱移動率を向上させるために、非常に大きな表面積も有していなければならない。最後に、熱交換器は、作動流体が内部を移動したときにおける圧力降下が最小になるように、作動流体にとって低損失流路を有していなければならない。熱交換器が繊維で作られている場合、破片が作動流体中に引き込まれ、圧縮又は膨張シリンダに運ばれて、これによって、ピストンシールを損傷させることになる可能性があるので、熱交換器は繊維の移動を妨げるような態様で作製されていなければならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第１２４０７６０号公報
【特許文献２】特許第２０９１４６３号公報
【特許文献３】国際公開第０１／６５０９９号パンフレット
【特許文献４】欧州特許第１３４１６３０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、本発明は上記に示した特性を具現化する新規な熱交換器、及びこのような熱交換器を作製する方法を提供するものである。さらに、本発明は、最小限の調節によって、スターリング機関に組み込まれ得る熱交換器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の特定かつ好ましい態様が、添付の独立請求項及び従属請求項に記載されている。従属請求項からの特徴の組合せは、必要に応じて独立請求項の特徴と組み合わせることができるが、特許請求の範囲に明確に記載されているだけではない。
【０００９】
本発明のいくつかの実施形態によれば、熱交換器内の繊維の少なくとも５０％が、軸線を少なくとも部分的に取り囲んでいる。
【００１０】
用語「取り囲む」は、周囲を通ることであると理解されたい。従って、「軸線を少なくとも部分的に取り囲む繊維」は、繊維が軸線の周囲を少なくとも部分的に通ることを意味している。このことは、繊維を平均流路の方向に平均流路に対して垂直な平面ＡＡ’上に投影することによって、最もよく見ることができる。平均流路に対して垂直な平面ＡＡ’上に平均流路の方向に投影された繊維の投影線は、必ずしも円形となっておらず、又はこの平面ＡＡ’上の軸線の投影と一致する中心を有する円の弧とはなっていない。最適な線、すなわち、平均流路に対して垂直な平面ＡＡ’上に平均流路の方向に投影された繊維の投影線に最も適合した線では、その線の凹側がこの平面ＡＡ’上の軸線の投影に向けられている。
【００１１】
任意的に金属繊維である繊維を含む熱交換器は、孔隙率Ｐを７０％〜９９％とすることができる。同一体積の繊維を含み、同一孔隙率を有し、かつ同一繊維から提供されるが、その繊維が流路に対して垂直な平面と平行に向けられている、熱交換器と比較すると、本発明の第１の態様による熱交換器要素の透気度の大幅な増加が得られる。１０％を超える増加が得られ得る。所与の繊維特性（外套表面、等価直径平均断面輪郭等）及び繊維から作られた熱交換器の孔隙率等の所与の熱交換器特性を得るためのこのより高い透気度は、熱交換器が熱サイクル機関、例えば、スターリングサイクル熱機関内で熱を交換するために使用される場合に特に有利である。この高い透気度は最小圧力降下をもたらすこととなる。
【００１２】
本発明のいくつかの実施形態によれば、熱交換器は円筒形とすることができる。熱交換器は、任意選択的に、例えば、円形又は楕円形断面を有する円錐形とすることができる。円筒形熱交換器の場合、任意選択的に、熱交換器は、円形又は楕円形断面を有する円筒形とすることができる。
【００１３】
本発明の第１の態様によれば、繊維の大部分が、少なくとも熱交換器の軸線方向に実質的に延在することができる。熱交換器内に存在する繊維の少なくとも５０％が実質的に、少なくとも熱交換器の軸線方向に延在することができる。本発明の第１の態様によれば、繊維は、作動流体の平均流れ方向にほぼ平行である巻軸線の周囲に巻き付けられた繊維ウェブの一部となっている。これによって、上記繊維の大部分が上記軸線を取り囲む接平面にランダムに広がることになる。繊維ウェブは、エア・レイド・ウェブ、ウェット・レイド・ウェブ、又はカードウェブ等の任意の適当なウェブ形成プロセスによって得られる繊維ウェブとすることができる。ウェブは、任意にはニードル穿孔された不織ウェブであることが好ましい。
【００１４】
本発明の第１の態様によれば、熱交換器は、例えば、自由ピストン・スターリング・サイクル機関内で使用されているように、リングの形をとることができる。熱交換器は、例えばα型スターリング機関内で使用されているように、円盤の形をとることもできる。
【００１５】
任意の適当な種類の金属又は金属合金が、金属繊維を準備するために使用され得る。金属繊維は、例えば、ステンレス鋼等の鋼鉄で作られる。任意選択的には、ステンレス鋼合金は、ＡＩＳＩ  ３１６Ｌ、ＡＩＳＩ  ３４７等のＡＩＳＩ  ３００、若しくはＡＩＳＩ  ４００シリーズの合金、又はＦｅ、Ａｌ及びＣｒを含む合金であり、クロム、アルミニウム及び／又はニッケルと０．０５重量％〜０．３重量％のイットリウム、セリウム、ランタン、ハフニウム又はチタニウムとを含むステンレス鋼、例えば、ＤＩＮ１．４７６７合金、ＦｅＣｒＡｌｌｏｙ（登録商標）等が使用される。また、銅若しくは銅合金、又はチタニウム若しくはチタニウム合金も使用され得る。金属繊維は、ニッケル又はニッケル合金で作ることもできる。
【００１６】
金属繊維は、任意の現在知られている金属繊維製造法によって、例えば、束引き作業（ｂｕｎｄｌｅ  ｄｒａｗｉｎｇ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）によって、特許第３０８３１４４号公報に記載されているコイル切削作業（ｃｏｉｌ  ｓｈａｖｉｎｇ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）によって、ワイヤ切削作業（ｗｉｒｅ  ｓｈａｖｉｎｇ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ）（鋼綿等）によって、又は溶融金属合金槽から金属繊維を提供する方法によって作ることができる。金属繊維に平均長さを与えるために、金属繊維は、国際公開第０２／０５７０３５号パンフレットに記載されている方法を用いて切断されてもよく、あるいは引張破断されてもよい。
【００１７】
好ましくは、金属繊維の等価直径Ｄは、６５μｍ未満等の１００μｍ未満の値となっており、より好ましくは、３５μｍ、２２μｍ、１７μｍ等の３６μｍ未満の値となっている。任意選択的に、金属繊維の等価直径は、１４μｍ、１２μｍ、１１μｍ等の１５μｍ未満の値であるか、又は、例えば、８μｍ等の９μｍ未満の値となっている。任意選択的には、金属繊維の等価直径Ｄは、７μｍ未満又は６μｍ未満となっており、例えば、１μｍ、１．５μｍ、２μｍ、３μｍ、３．５μｍ、４μｍ等の５μｍ未満となっている。
【００１８】
金属繊維の平均繊維長さＬｆｉｂｅｒは、任意に、例えば０．６ｃｍ〜６ｃｍとすることができる。好ましくは、金属繊維の平均繊維長さＬｆｉｂｅｒは、０．８ｃｍ〜５ｃｍであり、より好ましくは１ｃｍ〜３ｃｍとなっている。
【００１９】
ウェブは、エアレイド法（ａｉｒ  ｌａｉｄ  ｐｒｏｃｅｓｓ）又はウェットレイド法（ｗｅｔ  ｌａｉｄ  ｐｒｏｃｅｓｓ）によって提供され得る。金属繊維ウェブは、例えば、厚みを１ｍｍ〜５０ｍｍ、表面重量を２０ｇ／ｍ２〜２０００ｇ／ｍ２とすることができ、より好ましくは、金属繊維ウェブの表面重量は１００ｇ／ｍ２〜６００ｇ／ｍ２となっている。
【００２０】
熱交換器の孔隙率は７０％〜９９％であり、より好ましくは、熱交換器の孔隙率は８０％〜９８％であり、最も好ましくは、熱交換器の孔隙率は８５％〜９５％となっている。
【００２１】
本発明の第２の態様によれば、熱交換器を提供する方法が提供される。熱サイクル機関用の熱交換器を製造するこの方法によって、外径を有する熱交換器が得られる。
この方法は、
少なくとも前縁を有する繊維ウェブを準備するステップと、
上記熱交換器の上記外径である所定の直径が得られるまで、上記繊維ウェブを、上記前縁を平行にするように円筒形に巻くステップと、
少なくともメッシュ前縁を有するメッシュを準備するステップと、
上記メッシュを、上記巻いた繊維ウェブの周囲に上記メッシュ前縁を平行にするように円筒形に巻くステップと、
上記繊維相互間で密接に接触する点で繊維を懸架するような態様で上記巻いたウェブを焼結するステップと、
上記焼結済み熱交換器の周囲から上記メッシュを除去するステップと
を含む。
【００２２】
本発明の別の第２の態様によれば、熱交換器を提供する方法が提供される。熱サイクル機関用の熱交換器を製造するこの方法により内径及び外径を有する熱交換器が得られる。
この方法は、
少なくとも前縁を有する繊維ウェブを準備するステップと、
上記熱交換器の内径とほぼ同等の直径を有するリール（ｒｅｅｌ）を準備するステップと、
上記熱交換器の上記外径である所定の直径が得られるまで、上記繊維ウェブを、上記リール上に上記前縁を平行にするように円筒形に巻くステップと、
少なくともメッシュ前縁を有するメッシュを準備するステップと、
上記メッシュを、上記巻いた繊維ウェブの周囲に上記メッシュ前縁に平行するように円筒形に巻き、それによって上記リール及び上記メッシュによってもたらされた焼結マル（ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ  ｍａｌ）内に巻いた繊維ウェブを得るステップと、
上記繊維相互間で密接に接触する点で繊維を懸架するような態様で上記巻いたウェブを焼結するステップと、
上記焼結済み熱交換器の周囲から上記メッシュ及び上記リールを除去するステップと
を含む。
【００２３】
焼結マルの一部として使用されるメッシュは、焼結での使用に適した箔又は板で置き換えることもできる。好ましくは、メッシュ、箔又は板、及びリールは、これらが存在する場合、メッシュ、箔若しくは板、又はリールが熱交換器上で焼結されるのを妨げる処理を受けたものとなっている。
【００２４】
別の好ましい実施形態では、リールはシリンダヘッド又は機関部品の一部で置き換えることができ、その部分の周囲に熱交換器が製造され、その部分は焼結ステップ後に除去されない。
【００２５】
このようにして熱交換器が提供され、繊維材料で充填される熱交換器の容積を画成している。巻取り作業と組み合わせて比較的長い繊維を使用することによって、繊維の移動が起こることがなくなっている。このことは、熱交換器の流入側及び流出側にメッシュを使用しないようにもすることとなる。
【００２６】
好ましくは、焼結は軟焼結であり、これによって、機械加工ステップを必要とせずに、熱交換器を熱サイクル機関内に、例えば、押すことによって容易にはめ込むことが可能となる。
【００２７】
好ましくは、熱交換器は、熱サイクル機関内で利用できるスペースよりわずかに大きな外径で製造され、このことは軟焼結熱交換器と熱サイクル機関との間に張力をもたらすこととなる。この張力は、熱サイクル機関内の熱交換器スペースを継ぎ目なしに塞ぐことを可能にし、これによって、普通ならば、繊維が全く又はほとんど利用できない場所で生じるはずの選択的な空気流を回避することとなる。同じ理論が、熱交換器の内径が存在する場合に適用される。
【００２８】
巻付け作業は、様々な方法で行うことができ、例えば、米国特許第３５０５０３８号明細書に記述されているように、当業者にとっては周知である。
【００２９】
熱交換器は繊維を含み、繊維の大部分、例えば、少なくとも５０％が、本発明の第１の態様に従って軸線を少なくとも部分的に取り囲んでいる。
【００３０】
本発明の特定かつ好ましい態様が、添付の独立請求項及び従属請求項に記載されている。従属請求項からの特徴は、独立請求項の特徴、及び必要に応じて他の従属請求項の特徴と組み合わせることができるが、特許請求の範囲に明確に記載されているだけではない。
【００３１】
本発明の教示は、外燃式熱サイクル機関、例えば、スターリング機関で使用するための改良型熱交換器の設計を可能にする。透気度の増大による、熱交換器全体の圧力降下の減少は、作動流体にとって低損失の流路をもたらす。繊維の使用及び孔隙率が７０％〜９９％の熱交換器での繊維の使用により、大きな表面積が得られることとなる。この大きな表面積は、作動流体における熱移動率を向上させることとなる。
【００３２】
本発明の上記及びその他の特性、特徴及び利点は、例として、本発明の原理を示す添付の図面に関連してなされる以下の詳細な説明から明らかとなる。この説明は、本発明の範囲を限定することなく、例示のみを目的として与えられている。以下に引用される参照図は添付図面を意味する。
【００３３】
定義
用語「孔隙率（porosity）」Ｐは、Ｐ＝１００×（１−ｄ）、ただしｄ＝（焼結金属繊維ウェブ１ｍ３の重量）／（ＳＦ）、ただしＳＦ＝焼結金属繊維ウェブの金属繊維がもたらされる合金１ｍ３当たりの比重量、であると理解されたい。
【００３４】
用語「透気度（air permeability）」（ＡＰとも称される）は、ＩＳＯ  ４００２の相当品である、ＮＦ  ９５−３５２に記載されている装置を用いて測定される。
【００３５】
特定の繊維の「等価直径（equivalent diameter）」という用語は、特定繊維の断面の表面積の平均と同一の表面積をもつ円形放射状断面を有する仮想繊維の直径と理解されたい。
【００３６】
用語「軟焼結（soft sintering）」は、繊維が密接に接触する点で互いに結合されるが、依然としていくらかの可撓性及び変形性を有する産物を実現するために、使用される温度が通常の焼結法より２０℃〜１００℃低い焼結と理解されたい。
【００３７】
本発明の例示的な実施形態について、添付図面を参照しながら以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１ａ】本発明の様々な態様における熱交換器を提供する方法の連続的なステップを概略的に示す図である。
【図１ｂ】本発明の様々な態様における熱交換器を提供する方法の連続的なステップを概略的に示す図である。
【図１ｃ】本発明の様々な態様における熱交換器を提供する方法の連続的なステップを概略的に示す図である。
【図１ｄ】本発明の様々な態様における熱交換器を提供する方法の連続的なステップを概略的に示す図である。
【図２ａ】本発明の様々な態様における熱交換器を提供する方法の連続的なステップを概略的に示す図である。
【図２ｂ】本発明の様々な態様における熱交換器を提供する方法の連続的なステップを概略的に示す図である。
【図２ｃ】本発明の様々な態様における熱交換器を提供する方法の連続的なステップを概略的に示す図である。
【図３】本発明における例示的な熱交換器内に存在する繊維の投影を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
様々な図において、同じ参照符号は同じ又は類似の要素を指す。
【００４０】
本発明を特定の実施形態についていくつかの図面を参照しながら説明するが、本発明は、それらに限定されるものではなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。描かれている図面は、略図にすぎず、非限定的なものである。諸図面では、要素内のいくつかのサイズは、例示のために、誇張され、原寸に比例して描かれてはいない場合がある。寸法及び相対寸法は、本発明を実施するための実際の縮図には対応していない。
【００４１】
さらに、本明細書及び特許請求の範囲における、第１の、第２の、第３の、等の用語は、類似の要素を区別するために使用され、順序付けて、又はは一時的に、空間的に、ランク付けで、又は他の態様で説明するためには必ずしも使用されない。そのように使用されている用語は適切な状況下で交換可能であり、本明細書に記載されている本発明の諸実施形態は本明細書に記載又は図示されている以外の順序でも作業できることを理解されたい。さらに、本明細書及び特許請求の範囲における最上部（ｔｏｐ）、最下部（ｂｏｔｔｏｍ）、の上に（ｏｖｅｒ）、の下に（ｕｎｄｅｒ）等の用語は、便宜的に用いられ、必ずしも相対位置を説明するために用いられてはない。そのように使用されている用語は適切な状況下で交換可能であり、本明細書に記述されている本発明の諸実施形態は本明細書に記述又は図示されている以外の方向でも作業できることを理解されたい。
【００４２】
本発明の第２の態様による熱交換器を提供するための連続的なステップが図１ａ〜図１ｄに示されている。図１ａの最初のステップに示されているように、繊維１０２を含む繊維ウェブ１０１が準備される。繊維ウェブは、前縁１０３と後縁１０４と２つの側縁１０５及び１０６とを有している。この例示的な実施形態では、繊維ウェブ１０１は実質的に矩形の繊維ウェブとなっている。適切な繊維ウェブのいくつかの実施例が、例えば、等価直径が３５μｍのコイル切削金属繊維から成るランダムなエア・レイド・ウェブ（ｒａｎｄｏｍ  ａｉｒ  ｌａｉｄ  ｗｅｂｓ）となっている。ウェブについては、幅が、例えば、１０ｍｍ〜１５０ｍｍとなっており、表面重量が約３００ｇ／ｍ２となっている。別の実施例では、等価直径が２２μｍのコイル切削金属繊維から成るランダムなエア・レイド・ウェブでとなっている。ウェブについては、幅が、例えば、１０ｍｍ〜１５０ｍｍとなっており、表面重量が約４５０ｇ／ｍ２となっている。別の実施例については、等価直径が２２μｍの束引き金属繊維から成るランダムなエア・レイド・ウェブとなっている。ウェブについては、幅が、例えば、１０ｍｍ〜１５０ｍｍとなっており、表面重量が約４５０ｇ／ｍ２となっている。別の実施例では、等価直径が１２μｍの束引き金属繊維から成るランダムなエア・レイド・ウェブとなっている。ウェブについては、幅が、例えば、１０ｍｍ〜１５０ｍｍとなっており、表面重量が約２００ｇ／ｍ２となっている。
【００４３】
繊維ウェブ１０１内の繊維１０２は、実質的にウェブ表面１０７に平行な平面に向けられている。この平面において、繊維の向きはランダムとなっている。一部の繊維は後縁又は前縁と実質的に同じ方向となっており、他の繊維は側縁と平行な方向に延在しており、さらに、他の繊維はこれらの間の方向となっている。
【００４４】
次に、繊維ウェブ１０１は、前縁１０３に平行な巻軸線１３０を有するリール１６０の周囲に巻かれるか又は巻き付けられている。巻き取りは、矢印１３１で示されている方向に従って行われる。巻き取りの間に、繊維ウェブ１０１は実質的に矩形であるので、側縁１０５及び１０６は、それぞれ正しい位置に保つことができ、従って、巻き付けられると同一平面上となっている。他の形状の繊維ウェブを巻き取ることもでき、巻き取られたウェブの両側は適切な熱交換器の長さに切断することができることは自明である。巻き付けられた繊維ウェブは、さらにメッシュ１１０によって囲繞される。その後、メッシュ１１０により囲繞されかつ巻き付けられた繊維ウェブは、繊維構造をさらに強化するために焼結炉内に置かれる。軟焼結作業の後、リール１６０及びメッシュ１１０は除去されて、図１ｄに示されているように、かなり剛性であるが依然として可撓性かつ高度に多孔質である熱交換器１００が得られることとなる。熱交換器１００は、高さＨ、内径ｄ、及び外径Ｄを有している。
【００４５】
このような熱交換器１００には、図１ｄに示されているように、平均流れ方向１５３を規定する流入側１５１及び流出側１５２が設けられている。熱交換器１００は円筒形であるので、平均流れ方向１５３にほぼ平行な、巻軸線１３０と同一の軸線を有している。
【００４６】
さらに詳細に説明するように、繊維１０２の大部分が軸線１３０を少なくとも部分的に取り囲んでいる。このことは、繊維がウェブ内に存在してウェブ表面１０７にほぼ平行に向けられていたからである。ウェブ表面１０７は、このとき軸線１３０の周囲にらせんを描く渦巻きに変わるので、ウェブ表面１０７と同一平面上にあった繊維は、この渦巻きに従って軸線１３０を少なくとも部分的に取り囲む経路をたどることになる。後縁又は前縁に平行な成分をもつ方向に従ってウェブ内に存在していた繊維は、軸線１３０を少なくとも部分的に取り囲むことになる。側縁に平行な成分をもつ方向に従ってウェブ内に存在していた繊維は、熱交換器１００の軸線方向に少なくとも部分的に延在することになる。
【００４７】
繊維ウェブ１０１は、熱交換器が外径Ｄ及び内径ｄを有するように渦巻き状に巻かれる。本発明におけるこのような熱交換器のいくつかの実施例が表１に示されている。
【００４８】
【表１】
2012521532.tif 000003
【００４９】
熱交換器材料の孔隙率は、例えば８５％、８６％、８７％、８８％、８９％、９０％、９１％、９２％、９３％、９４％又は９５％とすることができる。透気度２２５Ｌ／ｄｍ２／分が、流入側１５１と流出側１５２との間の圧力降下２００Ｐａを利用して測定することができた。この圧力降下は、とりわけ、繊維の等価直径、熱交換器の高さ及び孔隙率に依存している。
【００５０】
本発明の第１の態様における別の熱交換器が、図２ａ〜図２ｃに連続的なステップが示されている方法によって提供され得る。この例示的な実施形態では、繊維ウェブ２０１は、矩形形状であり、図１について記載されているのと同じように巻かれるが、唯一の相違点は、リールが使用されず、従って、繊維ウェブ２０１を巻軸線２３０で渦巻き状に巻いていることである。その後、図２ｂ及び図２ｃに示されているように、箔２１０が巻いた繊維ウェブ２０１の周囲に巻かれる。次いで、この産物は軟焼結される。焼結ステップの後、箔２１０は除去され、これによって円盤形の熱交換器が提供される（図示せず）。
【００５１】
図３は、図１の熱交換器１００に対応している。３０５は軸線１３０の投影を表す。図３における３０１は、平均流路３００に対して垂直な平面ＡＡ’上に平均流路１５３の方向に投影された一部の繊維の投影線３０３を概略的に示す。図３における３０２は、平面ＢＢ’上に、この平面ＢＢ’に対して垂直な方向に投影された平均流路を含む一部の繊維の投影線３０４を概略的に示す。
【００５２】
３０１から明らかなように、平面ＡＡ’上の繊維の投影は、軸線の投影３０５を少なくとも部分的に取り囲む経路を示す。従って、平面ＡＡ’上に投影された繊維は、軸線を同様に少なくとも部分的に取り囲み、３次元で見られる。最適な線の凹側は投影３０５に向けられる。
【００５３】
３０２から明らかなように、平面ＢＢ’上の繊維の投影は、軸線方向に延在する成分を有する経路を示す。一実施例として、投影が３０６で表されている繊維は、長さＬａに沿って軸線方向に延在する。
【００５４】
本発明を具現化する方法及び熱交換器の目的を達成するための他の配置が、当業者には明らかである。本発明による装置のための好ましい実施形態、特定の構造及び構成、ならびに材料について本明細書で論じてきたが、形態及び細部の様々な変更又は修正が、添付の特許請求の範囲で定義されているように、本発明の範囲から逸脱することなくなされ得ることを理解されたい。
【図１ａ】
2012521532.tif 000004
【図１ｂ】
2012521532.tif 000005
【図１ｃ】
2012521532.tif 000006
【図１ｄ】
2012521532.tif 000007
【図２ａ】
2012521532.tif 000008
【図２ｂ】
2012521532.tif 000009
【図２ｃ】
2012521532.tif 000010
【図３】
2012521532.tif 000011
【国際調査報告】
2012521532.tif 000012
2012521532.tif 000013
2012521532.tif 000014