JP2009281696A

JP2009281696A - 凝縮器

Info

Publication number: JP2009281696A
Application number: JP2008136538A
Authority: JP
Inventors: Taiji Itai; 耐事板井; Kosuke Seguchi; 孝輔瀬口
Original assignee: T Rad Co Ltd
Current assignee: T Rad Co Ltd
Priority date: 2008-05-26
Filing date: 2008-05-26
Publication date: 2009-12-03
Anticipated expiration: 2028-05-26
Also published as: JP5248199B2

Abstract

【課題】コンパクトな水冷凝縮器であって、その冷却水パイプ１４の取付け位置を任意にすることができる自由度の高いものの提供。
【解決手段】ケーシング本体４のコア収納部４ｂの両端に一対づつの水タンク部３を予め突設形成しておく。そして、一対の水タンク部３のうち任意の一方を選択して、そこに冷却水パイプ１４を取付ける。
【選択図】図１

Description

本発明は燃料電池等から排出される水蒸気等を凝縮して回収するものに最適な凝縮器に関する。

空調用熱交換器等に用いられる凝縮器は、被凝縮ガスを空気により冷却するものが一般的である。また、よりコンパクトにするために、水冷の凝縮器も知られている。コンパクト化を必要とする凝縮器は狭小の場所に配置され、凝縮器回りの各種機器の存在を考慮し、それらと干渉しないように被凝縮ガスの取付パイプや冷却水パイプの取り付け位置をその都度考慮する必要がある。
そのため各種仕様に応じ、その都度冷却水タンクの配置位置を設計し、それに応じた金型を製作していた。

特開２００８−４３２４号公報

従来の水冷型凝縮器は、その取付位置周囲の各種機器の配置に応じて冷却水タンクの位置を設計し、各仕様毎に金型を製作する必要があり、特に少量生産の場合にコスト高になる欠点があった。また、コンパクトに形成された凝縮器は被凝縮ガスの流通路にインナーフィンを設けるため、そこに凝縮水が付着し被凝縮ガスの流通を阻害して、ガスの圧力低下が起こり、結果として凝縮性能が低下する欠点があった。
そこで本発明はこれらの問題点を解決することを課題とする。

請求項１に記載の本発明は、底部のみ開放の細長い箱状に形成され、その箱状の長手方向の両端部に一対のガスタンク部(1) が一体に設けられると共に、その一対のガスタンク部(1) を除いた前記箱状の中間部分にコア収納部(4b) が形成され、そのコア収納部(4b)の両端部に一対づつの冷却水タンク部(3)が一体に突設形成されたケーシング本体(4)と、
前記一対のガスタンク部(1) および冷却水タンク部(3)を含んで、そのケーシング本体(4)の底部の開口の外周に整合する内周を有する立ち上げ縁部(5)が環状に形成された細長いケーシング蓋(6)と、
前記冷却水タンク部(3)を除く、ケーシング本体(4)の前記コア収納部(4b)の平面に整合する平面形状を有して、それぞれ浅い溝状に形成された一対のプレート(9a)をその溝側を対向させて内部に偏平なガス流路(2)が形成されると共に、その外面側に冷却水流路(10)が形成され、両端縁部を除き、その溝底の両面にケーシング本体(4)の中心線に対して傾斜して配置された多数の凸条(7a)と凹溝(7b)により波形に一体に曲折形成された波形部(7)を有し、前記両端開口(8) が矩形に形成されたエレメント(9) と、
複数の前記エレメント(9) の積層体からなり、隣合うエレメント(9) の両端は、その全幅で接触して、前記コア収納部(4b)に収納されるコア(11)と、
を具備し、一方の前記ガスタンク部(1) から各エレメント(9) のガス流路(2)を介して他方の前記ガスタンク部(1) に被凝縮ガス(17)が流通すると共に、コア収納部(4b)の一方の端部に形成された一対の冷却水タンク部(3)の内の一方と、他方の端部に形成された冷却水タンク部(3)の内の一方との間に、各エレメント(9) の外周間の隙間を介して冷却水(18)を流通させるように構成したことを特徴とする凝縮器である。

請求項２に記載の本発明は、請求項１において、
前記エレメント(9) を構成する一対のプレート(9a)は、その内面でそれぞれの波形部(7)の各凸状(7a)が平面的に交差し且つ、互いに接触せず、両プレート(9a)間に空間(12)が形成され、隣合うエレメント(9) の各プレート(9a)は、その外面でそれぞれの波形部(7)に形成された凸条(7a)が、互いに交差して接触するように形成され、各エレメント(9) の長手方向が重力方向に配置され、被凝縮ガス(17)が各エレメント(9) 内を上方から下方に導かれる凝縮器である。

請求項３に記載の本発明は、請求項1または請求項２において、
前記ケーシング本体(4)およびケーシング蓋(6)に、前記波形部(7)が形成され、その内面の各凸条(7a)が隣接エレメント(9) の外面の凸条(7a)と交差して互いに接触される凝縮器である。

本発明の凝縮器は、ケーシング本体４のコア収納部４ｂの側壁４ａの両端部に一対づつの水タンク部３が一体に突設形成されている。そのため、冷却水パイプ１４の取付け位置の自由度が増し、冷却水パイプ１４の異なる各種仕様の凝縮器に対応できる。すなわち、冷却水の入口はコア収納部４ｂの一方の端部に形成された一対の水タンク部３のうちいずれか一方を選択することができる。
また、冷却水の出口はコア収納部４ｂの他方の端部に形成された一対の水タンク部３のうちいずれか一方を選択できる。これは一例として図２のように一対の冷却水パイプ１４を設ける場合と、図１０のように一対の冷却水パイプ１４を設ける場合、その他の場合が自在である。

上記構成において、請求項２に記載のように、エレメント９を構成する一対のプレート９ａを、その対向する内面側の波形部７の各凸条７ａが平面的に交差し且つ、それらが互いに接触せず、両プレート９ａ間に空間１２（ガス流路２）を形成し、各エレメント９の長手方向を重力方向に位置して、被凝縮ガス１７をその上方から下方に導くようにした場合には、エレメント９の各プレート９ａに付着した凝縮水１６は内部の凹溝７ｂに沿って流通し、各エレメント９の両側部を円滑に流下する。
それによって、エレメント９内に被凝縮ガス１７の流通路を広く確保し、被凝縮ガス１７の流通にともなう圧力損失を減少させ、結果として被凝縮ガス１７の凝縮を円滑に行うことができる。

上記構成において、請求項３に記載のように、ケーシング本体４およびケーシング蓋６に波形部７を形成し、その内面の各凸条７ａを隣接するエレメント９の外面の凸条７ａに交差して接触させた場合には、ケーシング本体４の強度を高くし且つ、そこに設けた波形部７の放熱効果を有効に利用できる。

次に図面に基づいて本発明の実施の形態につき説明する。
図１は本発明の分解斜視図であり、図２はその組立状態を示す正面図、図３は図２のIII-III矢視断面略図、図４は図３のIV-IV矢視断面略図、図５は図３のV-V矢視断面略図、図６は本凝縮器のエレメント９の分解斜視図である。

この凝縮器は、ケーシング本体４およびケーシング蓋６からなるケーシングと、そのコア収納部４ｂ内に収納されるコア１１並びに、一対づつの冷却水パイプ１４、ガスパイプ１３を有する。
ケーシング本体４は、底部のみ開放の細長い箱状に形成され、その箱状の長手方向の両端部に一対のガスタンク部１が一体に設けられている。そして、その一対のガスタンク部１を除いた中間部分にコア収納部４ｂが形成され、そのコア収納部４ｂの両端部であって且つ、その側壁４ａに一対づつの水タンク部３が一体に突設形成されている。ケーシング蓋６の内周縁は、そのケーシング本体４の底部開口の外周に整合して、その周縁部に立ち上げ縁部５が環状に形成されている。即ち、ケーシング蓋６にはケーシング本体４のガスタンク部１および水タンク部３に対応する突設部が形成されている。

この例では、ケーシング本体４の一方の側壁４ａの両端部に冷却水パイプ１４取付け用の孔が形成されていると共に、ケーシング本体４の長手方向両端面にガスパイプ１３取付け用の孔が夫々形成されている。これらの孔は、ケーシング本体４をプレス成形により箱状に形成した後に、穿設される。
そこで、一対のケーシング本体４の取り付け孔は、４つの水タンク部３のうち任意の２つを選ぶことが可能である。同様にガスパイプ１３取付け用の孔は、ガスタンク部１の上面、裏面（ケーシング蓋６）あるいは両側面のいずれかに穿設することも可能である。

つぎに、エレメント９は、図６に示すごとく、一対のプレート９ａからなる。エレメント９の平面形状はガスタンク部１のコア収納部４ｂに整合する。各プレート９ａは、夫々浅い溝状に形成されている。それら一対のプレート９ａを、その溝側を対向させて嵌着してエレメント９を構成する。この例では下側のプレート９ａの内幅が、上側のプレート９ａの外幅に整合する。各プレート９ａは、その溝底の表面に多数の凸条７ａと凹溝７ｂとを交互に曲折した波形部７を一体に有する。その凸条７ａおよび凹溝７ｂはエレメント９の中心線に対して傾斜すると共に、上側の凸条７ａと下側の凸条７ａとでは平面的に交差する。また各プレート９ａにはその内面側に突出するようにディンプル１５が適宜間隔で形成されている。一対のプレート９ａの各ディンプル１５は整合する位置に配置されて、一対のプレート９ａを嵌着したとき、ディンプル１５どうしは図９のごとく接触するが、ディンプル１５の存在しない位置では、図３および図４に示すごとく、エレメント９の内部は接触せず、エレメント９の全幅にわたって空間を有するガス流路２（空間１２）が形成される。

各プレート９ａの両端縁部は平坦に形成され且つ、わずかに厚み方向に拡開された開口８が形成されている。そして、両プレート９ａを嵌着したとき、開口８は図５に示すごとく矩形に形成される。開口８の中央には一方側に爪部が他方側に欠切部が形成され、エレメント９を積層したとき、隣接するエレメント９どうしを互いに位置決めして一体化している。
このようなエレメント９が積層されると、図３および図４に示すごとく、各エレメント９の外面どうしはその凸条７ａが互いに平面的に交差すると共に接触する。同様にケーシング本体４およびケーシング蓋６の凸条７ａと、積層方向の最外側のエレメント９の凸条７ａとの間でも互いに交差すると共に接触する。このようにしてなる各部品の表面にはろう材が塗布または被覆され、それらを組立てた状態で高温の炉内で一体的にろう付け固定され、凝縮器を完成する。

（作用）
本発明の凝縮器は、図２に示すごとく、その長手方向が上下方向に平行に位置される。そして上側のガスパイプ１３およびガスタンク部１から各エレメント９内に被凝縮ガス１７が供給され、下側のガスタンク部１、ガスパイプ１３を介してそれが流出する。
また、下側に位置する冷却水パイプ１４および水タンク部３からは、冷却水１８がエレメント９外面側の冷却水流路１０を流通し、上側に位置する水タンク部３および冷却水パイプ１４からそれが流出する。そして、冷却水１８と被凝縮ガス１７との間に熱交換が行われ、被凝縮ガス１７中の水蒸気が凝縮され、その凝縮液がガスパイプ１３から流出する。

このときエレメント９内では、図７に示すごとく、被凝縮ガス１７中の水蒸気は凝縮水１６となりエレメント９内面に付着するが、被凝縮ガス１７の流れに押されて、各プレートの凹溝７ｂに移動し、その凹溝７ｂを図８（Ａ）、（Ｂ）のごとく下方に流下する。この（Ｂ）は図６の上側に位置するプレート９ａを示し、（Ａ）は下側のプレート９ａを示す。そして、各プレート９ａの両側に集められた凝縮水１６は、その両側から下方に流下する。
このように、エレメント９のガス流路２を全幅にわたって空間を形成すると、凝縮水１６の排出が円滑に行われ、被凝縮ガス１７の流通抵抗を小さくして、小さなポンプ動力で大きな凝縮性能を得ることができる。

次に、図１０は本発明の他の凝縮器であって、ガスパイプ１３および冷却水パイプ１４の位置が、図２のそれと異なるものである。この例では一対の冷却水パイプ１４がケーシング本体４の対角位置に配置されると共に、下側のガスパイプ１３がケーシング本体４の厚さ方向の一端面に配置されている。また、これに替えてガスパイプ１３をガスタンク部１の一方の側面に配置することも可能である。
さらには、上側の冷却水パイプ１４を左側の水タンク部３に取付けることも可能である。このとき下側の冷却水パイプ１４を右側の水タンク部３に取付けることも可能である。さらには、上側のガスパイプ１３をガスタンク部１の図において平面または裏面あるいは一方側の側面に配置することも可能である。

本発明の凝縮器の分解斜視図。同凝縮器の正面図。図２のIII−III矢視断面略図。図３のIV−IV矢視断面略図。図３のV−V矢視断面略図。

同凝縮器に用いられるエレメント９の分解斜視図。同凝縮器の作用を示す説明図。同凝縮器の作用を示す説明図。同凝縮期においてディンプル１５を有する位置の横断面図。本凝縮器の他の例を示す正面図。

符号の説明

１ガスタンク部
２ガス流路
３水タンク部
４ケーシング本体
4a 側壁
4b コア収納部
５立ち上げ縁部

６ケーシング蓋
７波形部
7a 凸条
7b 凹溝
８開口
９エレメント
9a プレート
10 冷却水流路

11 コア
12 空間
13 ガスパイプ
14 冷却水パイプ
15 ディンプル
16 凝縮水
17 被凝縮ガス
18 冷却水

Claims

底部のみ開放の細長い箱状に形成され、その箱状の長手方向の両端部に一対のガスタンク部(1) が一体に設けられると共に、その一対のガスタンク部(1) を除いた前記箱状の中間部分にコア収納部(4b) が形成され、前記コア収納部(4b)の両端部に一対づつの冷却水タンク部(3)が一体に突設形成されたケーシング本体(4)と、
前記一対のガスタンク部(1) および冷却水タンク部(3)を含んで、そのケーシング本体(4)の底部の開口の外周に整合する内周を有する立ち上げ縁部(5)が環状に形成された細長いケーシング蓋(6)と、
前記冷却水タンク部(3)を除くケーシング本体(4)の前記コア収納部(4b)の平面に整合する平面形状を有して、それぞれ浅い溝状に形成された一対のプレート(9a)をその溝側を対向させて内部に偏平なガス流路(2)が形成されると共に、その外面側に冷却水流路(10)が形成され、両端縁部を除き、その溝底の両面にケーシング本体(4)の中心線に対して傾斜して配置された多数の凸条(7a)と凹溝(7b)により波形に一体に曲折形成された波形部(7)を有し、前記両端開口(8) が矩形に形成されたエレメント(9) と、
複数の前記エレメント(9) の積層体からなり、隣合うエレメント(9) の両端は、その全幅で接触して、前記コア収納部(4b)に収納されるコア(11)と、
を具備し、一方の前記ガスタンク部(1) から各エレメント(9) のガス流路(2)を介して他方の前記ガスタンク部(1) に被凝縮ガス(17)が流通すると共に、コア収納部(4b)の一方の端部に形成された一対の冷却水タンク部(3)の内の一方と、他方の端部に形成された冷却水タンク部(3)の内の一方との間に、各エレメント(9) の外周間の隙間を介して冷却水(18)を流通させるように構成したことを特徴とする凝縮器。
請求項１において、
前記エレメント(9) を構成する一対のプレート(9a)は、その内面でそれぞれの波形部(7)の各凸状(7a)が平面的に交差し且つ、互いに接触せず、両プレート(9a)間に空間(12)が形成され、隣合うエレメント(9) の各プレート(9a)は、その外面でそれぞれの波形部(7)に形成された凸条(7a)が、互いに交差して接触するように形成され、各エレメント(9) の長手方向が重力方向に配置され、被凝縮ガス(17)が各エレメント(9) 内を上方から下方に導かれる凝縮器。
請求項1または請求項２において、
前記ケーシング本体(4)およびケーシング蓋(6)に、前記波形部(7)が形成され、その内面の各凸条(7a)が隣接エレメント(9) の外面の凸条(7a)と交差して互いに接触される凝縮器。