JP3182597U - 多管式熱交換器 - Google Patents
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Abstract
【課題】つぶれのない表面積の大きい断面形状を採用し、排水性能を高く維持し小型化を実現した多管式熱交換器を提供する。
【解決手段】冷媒を収容し外表面に接触した水蒸気を凝縮させるための伝熱管であって、両端に所定長の円筒状の接続端部12を備え、かつ、円筒状の金属管を変形して、長手方向に沿って直線状もしくは螺旋状の、軸孔16部分まで達する複数の溝14を形成して、断面から見たときそれぞれ前記溝14に隔てられ前記軸孔16の周囲に対称に配置された花弁状部18を備える。前記伝熱管は、複数の直線状部22と円弧状の折り返し部24とを組み合わせて構成される。
【選択図】図1
【解決手段】冷媒を収容し外表面に接触した水蒸気を凝縮させるための伝熱管であって、両端に所定長の円筒状の接続端部12を備え、かつ、円筒状の金属管を変形して、長手方向に沿って直線状もしくは螺旋状の、軸孔16部分まで達する複数の溝14を形成して、断面から見たときそれぞれ前記溝14に隔てられ前記軸孔16の周囲に対称に配置された花弁状部18を備える。前記伝熱管は、複数の直線状部22と円弧状の折り返し部24とを組み合わせて構成される。
【選択図】図1
Description
本考案は、例えば、燃料電池で発生する水蒸気を効率よく冷却凝縮する等の用途に利用される多管式熱交換器に関する。
燃料電池では、酸素と水素を反応させて発電をする。このとき、反応熱で加熱された水蒸気が発生する。この水蒸気を安全に効率良く外部に排出するために多管式熱交換器が使用される。冷媒を流した伝熱管を水蒸気の流路に配置して水蒸気を接触させると、水蒸気が凝縮して微小な水滴になり伝熱管表面に付着する。この水滴は伝熱管表面を覆うから伝熱管の冷却性能が低下する。そのために、伝熱管表面に凹凸を設けて表面積を増やす方法が考えられる。この技術は熱交換器で採用されている(特許文献1)(特許文献2)。
伝熱管を直線状に配置するよりも、長い伝熱管を折り曲げたほうが、伝熱管と水蒸気との熱交換がより多くなる。しかしながら、伝熱管表面に凹凸を設けると、折り曲げにより断面が変形してつぶれてしまい、冷媒が流れにくくなるという問題があった。さらに、伝熱管を折り曲げたとき、伝熱管表面に付着した水蒸気を強制的に効率良く排出する機能がないと、伝熱管の凹部や各部に水蒸気が滞留して排水性能を低下させるおそれがある。また、複数の伝熱管を使用して、より効率を上げたい。
上記の課題を解決するために、本考案はつぶれのない表面積の大きい断面形状を採用し、排水性能を高く維持し小型化を実現した多管式熱交換器を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために、本考案はつぶれのない表面積の大きい断面形状を採用し、排水性能を高く維持し小型化を実現した多管式熱交換器を提供することを目的とする。
以下の構成はそれぞれ上記の課題を解決するための手段である。
〈構成1〉
冷媒を収容し外表面に接触したガスを凝縮させるための伝熱管であって、両端に所定長の円筒状の接続端部12を備え、かつ、円筒状の金属管を変形して、長手方向に沿って直線状もしくは螺旋状の、軸孔16部分まで達する複数の溝14を形成して、断面から見たときそれぞれ前記溝14に隔てられ前記軸孔16の周囲に軸対称に配置された花弁状部18を備え、前記伝熱管は、複数の直線状部22と円弧状の折り返し部24とを組み合わせて構成されたことを特徴とする多管式熱交換器。
〈構成1〉
冷媒を収容し外表面に接触したガスを凝縮させるための伝熱管であって、両端に所定長の円筒状の接続端部12を備え、かつ、円筒状の金属管を変形して、長手方向に沿って直線状もしくは螺旋状の、軸孔16部分まで達する複数の溝14を形成して、断面から見たときそれぞれ前記溝14に隔てられ前記軸孔16の周囲に軸対称に配置された花弁状部18を備え、前記伝熱管は、複数の直線状部22と円弧状の折り返し部24とを組み合わせて構成されたことを特徴とする多管式熱交換器。
〈構成2〉
構成1に記載の多管式熱交換器において、前記直線状部22では、前記軸孔16と前記花弁状部18との間の前記冷媒の通路が確保されており、前記折り返し部24では、前記軸孔16と前記花弁状部18との間の前記冷媒の通路が塞がれていることを特徴とする多管式熱交換器。
構成1に記載の多管式熱交換器において、前記直線状部22では、前記軸孔16と前記花弁状部18との間の前記冷媒の通路が確保されており、前記折り返し部24では、前記軸孔16と前記花弁状部18との間の前記冷媒の通路が塞がれていることを特徴とする多管式熱交換器。
〈構成3〉
構成2または3に記載の多管式熱交換器において、前記溝14は3本以上8本以下とされることを特徴とする多管式熱交換器。
構成2または3に記載の多管式熱交換器において、前記溝14は3本以上8本以下とされることを特徴とする多管式熱交換器。
〈構成4〉
構成1乃至3のいずれかに記載の多管式熱交換器において、前記断面からみて前記花弁状部18に外接する円の直径Dを実外径としたとき、前記接続端部12の外径を前記実外径D未満に選定したことを特徴とする多管式熱交換器。
構成1乃至3のいずれかに記載の多管式熱交換器において、前記断面からみて前記花弁状部18に外接する円の直径Dを実外径としたとき、前記接続端部12の外径を前記実外径D未満に選定したことを特徴とする多管式熱交換器。
〈構成5〉
構成1乃至4のいずれかに記載の多管式熱交換器において、前記折り返し部24は、管の実外径Dの、1.5倍以上3倍以下の中心半径の円弧を形成していることを特徴とする多管式熱交換器。
構成1乃至4のいずれかに記載の多管式熱交換器において、前記折り返し部24は、管の実外径Dの、1.5倍以上3倍以下の中心半径の円弧を形成していることを特徴とする多管式熱交換器。
〈構成6〉
構成1乃至5のいずれかに記載の多管式熱交換器において、前記軸孔16の外径をRとしたとき、前記溝14の最深部の曲げ半径をR/2以上に選定し、溝14の最深部に向かうほど溝14の幅が狭く選定されていることを特徴とする多管式熱交換器。
構成1乃至5のいずれかに記載の多管式熱交換器において、前記軸孔16の外径をRとしたとき、前記溝14の最深部の曲げ半径をR/2以上に選定し、溝14の最深部に向かうほど溝14の幅が狭く選定されていることを特徴とする多管式熱交換器。
〈構成7〉
構成1乃至6のいずれかに記載の多管式熱交換器において、前記直線状部22の全部または一部が重力方向に傾斜していることを特徴とする多管式熱交換器。
構成1乃至6のいずれかに記載の多管式熱交換器において、前記直線状部22の全部または一部が重力方向に傾斜していることを特徴とする多管式熱交換器。
〈構成8〉
構成1乃至7のいずれかに記載の多管式熱交換器において、前記冷媒の通路に第1の媒体を供給し、前記ガスの通路に第2の媒体を供給して、第1の媒体と第2の媒体との間で熱交換をさせることを特徴とする多管式熱交換器。
構成1乃至7のいずれかに記載の多管式熱交換器において、前記冷媒の通路に第1の媒体を供給し、前記ガスの通路に第2の媒体を供給して、第1の媒体と第2の媒体との間で熱交換をさせることを特徴とする多管式熱交換器。
〈構成9〉
構成5乃至8のいずれかに記載の多管式熱交換器において、同数の直線状部22と円弧状の折り返し部24とを有する複数の伝熱管を、所定の断面形状の伝熱管通路32中に一括収容する伝熱管収納ケース30を備え、この伝熱管収納ケース30には、前記複数の伝熱管の接続端部12を冷媒の入出力路に一括接続する接続器36,37と、前記ガス通路にガスを導入する導入口41と、凝縮した水滴を排出する排出口43とを備えたことを特徴とする多管式熱交換器。
構成5乃至8のいずれかに記載の多管式熱交換器において、同数の直線状部22と円弧状の折り返し部24とを有する複数の伝熱管を、所定の断面形状の伝熱管通路32中に一括収容する伝熱管収納ケース30を備え、この伝熱管収納ケース30には、前記複数の伝熱管の接続端部12を冷媒の入出力路に一括接続する接続器36,37と、前記ガス通路にガスを導入する導入口41と、凝縮した水滴を排出する排出口43とを備えたことを特徴とする多管式熱交換器。
〈構成10〉
構成9に記載の多管式熱交換器において、前記複数の伝熱管は、最外周に配列されたものを除き、相互にいずれかの溝が正対するように、等しく微小間隔を空けて平行に規則的に配列されたことを特徴とする多管式熱交換器。
構成9に記載の多管式熱交換器において、前記複数の伝熱管は、最外周に配列されたものを除き、相互にいずれかの溝が正対するように、等しく微小間隔を空けて平行に規則的に配列されたことを特徴とする多管式熱交換器。
〈構成11〉
両端に所定長の円筒状の接続端部12を備え、かつ、円筒状の金属管を変形して、長手方向に沿って直線状もしくは螺旋状の、軸孔16部分まで達する複数の溝14を形成して、断面から見たときそれぞれ前記溝14に隔てられ前記軸孔16の周囲に対称に配置された花弁状部18を備えた複数の伝熱管であって、この伝熱管の横断面からみて前記花弁状部18に外接する円の直径Dを実外径としたとき、前記接続端部12の外径を前記実外径D未満に選定したものと、最外周に配列された伝熱管を除き、相互にいずれかの前記溝が正対するように、等しく微小間隔を空けて平行に規則的に配列し、最外周に配列された伝熱管を微小間隔を空けて包囲する伝熱管収納ケースとを備え、この伝熱管収納ケース30には、前記複数の伝熱管の接続端部12を一括接続して、伝熱管の内部と連通する接続器36,37と、前記伝熱管と伝熱管の間および前記伝熱管と伝熱管収納ケースの間に形成された微小間隔の通路とが設けられ、前記伝熱管の内部と前記通路には、それぞれ冷媒もしくはガスが導入されることを特徴とする多管式熱交換器。
両端に所定長の円筒状の接続端部12を備え、かつ、円筒状の金属管を変形して、長手方向に沿って直線状もしくは螺旋状の、軸孔16部分まで達する複数の溝14を形成して、断面から見たときそれぞれ前記溝14に隔てられ前記軸孔16の周囲に対称に配置された花弁状部18を備えた複数の伝熱管であって、この伝熱管の横断面からみて前記花弁状部18に外接する円の直径Dを実外径としたとき、前記接続端部12の外径を前記実外径D未満に選定したものと、最外周に配列された伝熱管を除き、相互にいずれかの前記溝が正対するように、等しく微小間隔を空けて平行に規則的に配列し、最外周に配列された伝熱管を微小間隔を空けて包囲する伝熱管収納ケースとを備え、この伝熱管収納ケース30には、前記複数の伝熱管の接続端部12を一括接続して、伝熱管の内部と連通する接続器36,37と、前記伝熱管と伝熱管の間および前記伝熱管と伝熱管収納ケースの間に形成された微小間隔の通路とが設けられ、前記伝熱管の内部と前記通路には、それぞれ冷媒もしくはガスが導入されることを特徴とする多管式熱交換器。
〈構成1の効果〉
円筒状の金属管を変形して、長手方向に沿って軸孔16部分まで達する複数の溝14を形成すると、実外径Dに対して管の表面積を増やすことができる。また、複数の直線状部22と円弧状の折り返し部24とを組み合わせて構成すると、装置の小型化が図れる。上記の断面形状であれば、伝熱管の潰れが無い折り返し部24を形成できる。
〈構成2の効果〉
直線状部22で軸孔16と花弁状部18との間に隙間を設けておくと、折り返し部24で、軸孔16と花弁状部18との間が詰まっても、断面形状の潰れ無しに伝熱管を円弧状に曲げられる。
〈構成3の効果〉
溝14の数を3本以上8本以下にすれば、溝14の機能を効果的に発揮させることができる。
〈構成4の効果〉
接続端部12の外径を実外径D未満にすれば、複数の伝熱管を密接して配置して一括接続することができる。
〈構成5の効果〉
折り返し部24を実外径Dの3倍以下にすると直線状部を適度に集積できる。また、折り返し部を24実外径Dの1.5倍以上にすると、断面形状の潰れを防止できる。
〈構成6の効果〉
溝14の最深部に向かうほど溝幅が狭く選定されていると、水滴が溝に集まりやすい。また、溝14の最深部の曲げ半径を軸孔16の外径以上に選定すると、水滴が溝に沿って流下し易い。
〈構成7の効果〉
直線状部22を重力方向に傾斜させると、溝14を水滴が流下し易く、速やかに排水できる。
〈構成8、9の効果〉
本考案の伝熱管は、最外周に配列されたものを除き、相互にいずれかの溝が正対するように、等しく微小間隔を空けて平行に規則的に配列すると、高密度に、熱交換に有効な表面積の大きな断面構成にすることができる。
円筒状の金属管を変形して、長手方向に沿って軸孔16部分まで達する複数の溝14を形成すると、実外径Dに対して管の表面積を増やすことができる。また、複数の直線状部22と円弧状の折り返し部24とを組み合わせて構成すると、装置の小型化が図れる。上記の断面形状であれば、伝熱管の潰れが無い折り返し部24を形成できる。
〈構成2の効果〉
直線状部22で軸孔16と花弁状部18との間に隙間を設けておくと、折り返し部24で、軸孔16と花弁状部18との間が詰まっても、断面形状の潰れ無しに伝熱管を円弧状に曲げられる。
〈構成3の効果〉
溝14の数を3本以上8本以下にすれば、溝14の機能を効果的に発揮させることができる。
〈構成4の効果〉
接続端部12の外径を実外径D未満にすれば、複数の伝熱管を密接して配置して一括接続することができる。
〈構成5の効果〉
折り返し部24を実外径Dの3倍以下にすると直線状部を適度に集積できる。また、折り返し部を24実外径Dの1.5倍以上にすると、断面形状の潰れを防止できる。
〈構成6の効果〉
溝14の最深部に向かうほど溝幅が狭く選定されていると、水滴が溝に集まりやすい。また、溝14の最深部の曲げ半径を軸孔16の外径以上に選定すると、水滴が溝に沿って流下し易い。
〈構成7の効果〉
直線状部22を重力方向に傾斜させると、溝14を水滴が流下し易く、速やかに排水できる。
〈構成8、9の効果〉
本考案の伝熱管は、最外周に配列されたものを除き、相互にいずれかの溝が正対するように、等しく微小間隔を空けて平行に規則的に配列すると、高密度に、熱交換に有効な表面積の大きな断面構成にすることができる。
以下、本考案の実施の形態を実施例毎に詳細に説明する。
図1は実施例1の多管式熱交換器10を示し、図の(a)は部分側面図、(b)はそのA−A断面図、(c)はそのB−B断面図である。図の一点鎖線の部分は、全て同様の外表面をしている。
この多管式熱交換器10は、上端から図示しない下端に向かって、繰り返し折り曲げられた伝熱管により構成される。この伝熱管は、冷水等の冷媒を収容し、外表面に接触した水蒸気を凝縮させるためのものである。伝熱管の両端には、所定長の円筒状の接続端部12を備える。この伝熱管は円筒状の金属管をダイス等により絞り加工して製造される。伝熱管には、長手方向に沿って直線状の溝14が形成されている。
この多管式熱交換器10は、上端から図示しない下端に向かって、繰り返し折り曲げられた伝熱管により構成される。この伝熱管は、冷水等の冷媒を収容し、外表面に接触した水蒸気を凝縮させるためのものである。伝熱管の両端には、所定長の円筒状の接続端部12を備える。この伝熱管は円筒状の金属管をダイス等により絞り加工して製造される。伝熱管には、長手方向に沿って直線状の溝14が形成されている。
図の(b)に示すように、伝熱管には、軸孔16部分まで達する複数の溝14が形成され、断面から見たときそれぞれ溝14に隔てられ軸孔16の周囲に対称に配置された花弁状部18を備えている。このような断面形状の伝熱管を繰り返し折り曲げて、複数の直線状部22と円弧状の折り返し部24とを組み合わせて構成されている。
なお、直線状部22では、軸孔16と花弁状部18との間の冷媒の通路が確保されている。従って、冷媒は管断面のどの部分も自由に通過できる。従って、冷媒の管断面からみた温度分布を均一にすることができる。一方、折り返し部では、軸孔16と花弁状部18との間の冷媒の通路が塞がれている。これは、折り曲げ加工の際の管の潰れを考慮した設計である。
即ち、(b)に示すような断面形状の管を適度な半径で折り曲げると、その断面形状が(c)に示すようになる。即ち、管全体から見たときに、管の断面形状を軸対称のまま保持することができる。従って、管の断面積の縮小率を最小限にできる。一方、当初から(c)に示すような断面形状の管を適度な半径で折り曲げると、軸孔16や花弁状部18が著しく変形して、冷媒の通路を塞ぐ。
なお、軸孔16と花弁状部18との間の隙間が大きすぎると、表面に波付けがされたパイプになり、曲げにくくなる。また、(c)に示すような断面に成らず、断面が楕円形になって潰れる。即ち、折り曲げたとき溝14の最深部が相互に接触しあって形状の潰れを防ぐのである。なお、この多管式熱交換器10は、側面から見て図の状態で使用される。このとき、 直線状部22は、重力方向に傾斜している。このように、直線状部22を重力方向に傾斜させると、溝14を伝って水滴が流下し易くなり、速やかに排水できる。
図2は実施例2の多管式熱交換器10を示す側面図である。
実施例2では、図のように、溝14が、伝熱管の外表面に螺旋状に形成されている。なお、そのB−B断面は、実施例1のものとほとんど変わらない。折り返し部24の部分の断面形状も、実施例1と同様に、図1の(c)に示したとおりである。このように溝14を形成すると、全体として、溝が重力方向に傾斜していることになり、溝14を伝って水滴が流下し易くなる。
実施例2では、図のように、溝14が、伝熱管の外表面に螺旋状に形成されている。なお、そのB−B断面は、実施例1のものとほとんど変わらない。折り返し部24の部分の断面形状も、実施例1と同様に、図1の(c)に示したとおりである。このように溝14を形成すると、全体として、溝が重力方向に傾斜していることになり、溝14を伝って水滴が流下し易くなる。
なお、各実施例においては、図の(b)に示すように、断面からみて花弁状部18に外接する円の直径を実外径Dとしたとき、接続端部12の外径を実外径D未満に選定している。このようにすると、後で説明するように複数の伝熱管を密接して配置したときでも、接続端部12を接続器に一括接続することができる。
図3は、実施例3の多管式熱交換器10を示す側面図である。
図のように、溝14は、伝熱管の外表面に螺旋状に形成されている。この伝熱管は、全ての直線状部22が平行に配列されている。折り返し部24の曲げ半径を最小にすると、この構成のものが最も伝熱管の集積密度が高く小型化ができる。溝14が伝熱管の外表面に螺旋状に形成されているので、全ての溝が重力方向に傾斜しており、水滴の流れ易さは確保されている。
図のように、溝14は、伝熱管の外表面に螺旋状に形成されている。この伝熱管は、全ての直線状部22が平行に配列されている。折り返し部24の曲げ半径を最小にすると、この構成のものが最も伝熱管の集積密度が高く小型化ができる。溝14が伝熱管の外表面に螺旋状に形成されているので、全ての溝が重力方向に傾斜しており、水滴の流れ易さは確保されている。
なお、溝14は3本以上8本以下が好ましい。溝14の数を3本以上8本以下にすれば、溝14の上記の機能を効果的に発揮させることができる。溝の数が2本以下では伝熱管の表面積を増やす効果が不十分になる。また、溝の数が9本以上では溝幅が細くなりすぎて溝の水滴移送機能が不十分になる。実例では、外径16mm、厚さ0.5mmの伝熱管に上記の溝14を4本設けることにより、実外径Dを11mmにすることができた。接続端部12の外径は8mmとした。
折り返し部24は、管の実外径Dの1.5倍以上3倍以下の半径の円弧を形成することが好ましい。折り返し部を実外径Dの3倍以下にすると直線状部22を適度に集積できる。また、折り返し部を実外径Dの1.5倍以上にすると、断面形状の潰れを防止できる。実例では、実外径Dを11mm、直線状部の長さを150mm、曲線部の軸孔部分の曲げ半径を20mmとして良好な結果を得た。
また、図3の(c)に示すように、軸孔16の外径をRとしたとき、溝14の最深部の曲げ半径をR以上に選定し、溝14の最深部に向かうほど溝幅が狭く選定されていることが好ましい。溝14の最深部に向かうほど溝幅Eが狭く選定されていると、水滴が溝に集まりやすい。また、溝14の最深部の曲げ半径を軸孔15の外径Rk 2分の1以上に選定すると、水滴が溝に沿って流下し易い。これは、伝熱管全体でなくて、折り返し部のみであっても構わない。実例では、軸孔16の外径は1.0mm、溝14の最深部の曲げ半径は、0.6mmであった。
図4は、実施例4の伝熱管収納ケースの正面図である。また、図5は、伝熱管収納ケースに伝熱管を収納した後の図4G−Gの横断面図である。
図1〜図3に示した伝熱管を燃料電池の多管式熱交換器に使用するときは、図4に示すような伝熱管収納ケース30を使用する。この実施例では、3本の伝熱管を一括収納している。いずれも、同数の直線状部22と円弧状の折り返し部24とを有する伝熱管である。
図1〜図3に示した伝熱管を燃料電池の多管式熱交換器に使用するときは、図4に示すような伝熱管収納ケース30を使用する。この実施例では、3本の伝熱管を一括収納している。いずれも、同数の直線状部22と円弧状の折り返し部24とを有する伝熱管である。
この伝熱管収納ケース30には、伝熱管と同様に折り曲げられた伝熱管通路32が形成されている。伝熱管通路32は壁34により形成されている。この伝熱管通路32中には、水蒸気バルブ(入)38から水蒸気が送り込まれる。凝縮しない水蒸気は、水蒸気バルブ(出)39から排出される。一方、凝縮して流下した水滴はドレン40から排出される。即ち、水蒸気バルブ(入)38は水蒸気の導入口41を構成し、ドレン40は排出口43を構成している。
図6の(a)は、実施例4の伝熱管収納ケースの底面図で、(b)は、接続器(入)36と接続端部12の接続部拡大図である。
接続器(入)36には冷水等の冷媒が供給され、その冷媒は接続器(出)37から排出される。3本の伝熱管の一端の接続端部12は、伝熱管収納ケース30の下部で接続器(入)36に一括接続され、他端の接続端部12は接続器(出)37に一括接続される。
接続器(入)36には冷水等の冷媒が供給され、その冷媒は接続器(出)37から排出される。3本の伝熱管の一端の接続端部12は、伝熱管収納ケース30の下部で接続器(入)36に一括接続され、他端の接続端部12は接続器(出)37に一括接続される。
このようにして、水蒸気バルブ(入)38から水蒸気を供給し、接続器(入)36から冷媒を供給すると、水蒸気は伝熱管通路32に沿って水蒸気バルブ(出)39に向かって流れる。冷媒は接続器(出)37に向かって流れる。伝熱管の外表面に接触した水蒸気は、凝結して図1等で示した溝14に沿って流下する。そして、伝熱管通路32中を流れて、ドレン40から排出される。伝熱管の表面に溝があるので表面積が広く、溝の形状が適切に選定されているので凝結した水滴が速やかに流下する。伝熱管の断面形状にも潰れがないので、冷媒を効率良く流すことができる。
なお、上記の実施例ではいずれも、伝熱管の内部に水等の冷媒を供給し、伝熱管の外表面に水蒸気を接触させるようにした。上記の冷媒には、冷水、油、その他の気体を使用できる。また、水蒸気以外のガスにも使用することができる。さらに、伝熱管の内部にガスを供給し、伝熱管の外表面を冷媒で冷却するようにしてもよい。また、実施例1の構成の伝熱管は、対象物を冷却するためだけでなく、対象物を加熱するためにも利用できる。即ち、上記冷媒の通路に第1の媒体を供給し、上記ガスの通路に第2の媒体を供給して、第1の媒体と第2の媒体との間で効率よく熱交換をさせることができる。
図7の(a)は実施例5の伝熱管収納ケース縦断面図、(b)はそのH−H横断面図である。
図において、伝熱管収納ケース50は、図の(b)に示すように、等しく微小間隔を空けて平行に規則的に配列された複数の伝熱管51を包囲し収容している。この例では、伝熱管51は全て直線状であるが、湾曲していても構わない。これらの伝熱管51は、最外周に配列されたものを除き、相互にいずれかの溝が正対するように配列されている。このように配列すると、既に各実施例で説明したような断面構造の伝熱管51を最も高密度に束ねることができる。
図において、伝熱管収納ケース50は、図の(b)に示すように、等しく微小間隔を空けて平行に規則的に配列された複数の伝熱管51を包囲し収容している。この例では、伝熱管51は全て直線状であるが、湾曲していても構わない。これらの伝熱管51は、最外周に配列されたものを除き、相互にいずれかの溝が正対するように配列されている。このように配列すると、既に各実施例で説明したような断面構造の伝熱管51を最も高密度に束ねることができる。
図の伝熱管収納ケース30には、複数の伝熱管の接続端部12を一括接続して、伝熱管の内部63と連通する接続器36,37が設けられている。同時に、伝熱管51と伝熱管51の間および伝熱管51と伝熱管収納ケース50の間に形成された、微小間隔の通路64が設けられている。図の例では、例えば接続器(入)52には、水蒸気バルブ(入)56を通じて水蒸気が導入され、この水蒸気は伝熱管の内部63を通過して接続器(出)53に達し水蒸気バルブ(出)57から排出される。凝縮した水蒸気はドレン58から排出される。
一方、冷媒排出口61から導入された水等の冷媒は、通路64を通過して冷媒導入口60から排出される。なお、冷媒導入口60、通路64、冷媒排出口61の経路で水蒸気を導入し、ドレン58、接続器(出)53、伝熱管の内部63、接続器(入)52、水蒸気バルブ(入)56の経路で水等の冷媒を供給しても構わない。これらの伝熱管51の両端の接続端部12は、いずれも、上記の実施例と同様に、伝熱管の横断面からみて花弁状部に外接する円の直径Dを実外径としたとき、接続端部12の外径を実外径D未満に選定したので、このように、密接配置をすることができる。
図8は、伝熱管収納ケースの各種変形例横断面図である。
実施例5のように、花弁状部が4個の場合が最も高密度に配置でき、図8(a)に示すように、伝熱管収納ケース50の形状も断面を正方形あるいは長方形という合理的な形状にできる。しかし、例えば、図8(b)に示すように花弁状部が6個の場合や、(c)に示すように3個の場合にも、伝熱管51を、相互にいずれかの溝が正対するように等しく微小間隔を空けて平行に規則的に配列することができる。いずれも、伝熱管の表面積が広く、微少間隙が適切に配置されているので、効率よく熱交換ができる。
実施例5のように、花弁状部が4個の場合が最も高密度に配置でき、図8(a)に示すように、伝熱管収納ケース50の形状も断面を正方形あるいは長方形という合理的な形状にできる。しかし、例えば、図8(b)に示すように花弁状部が6個の場合や、(c)に示すように3個の場合にも、伝熱管51を、相互にいずれかの溝が正対するように等しく微小間隔を空けて平行に規則的に配列することができる。いずれも、伝熱管の表面積が広く、微少間隙が適切に配置されているので、効率よく熱交換ができる。
10 多管式熱交換器
12 接続端部
14 溝
16 軸孔
18 花弁状部
22 直線状部
24 折り返し部
30 伝熱管収納ケース
32 伝熱管通路
34 壁
36 接続器(入)
37 接続器(出)
38 水蒸気バルブ(入)
39 水蒸気バルブ(出)
40 ドレン
41 導入口
43 排出口
50 伝熱管収納ケース
51 伝熱管
52 接続器(入)
53 接続器(出)
56 水蒸気バルブ(入)
57 水蒸気バルブ(出)
58 ドレン
60 冷媒導入口
61 冷媒排出口
12 接続端部
14 溝
16 軸孔
18 花弁状部
22 直線状部
24 折り返し部
30 伝熱管収納ケース
32 伝熱管通路
34 壁
36 接続器(入)
37 接続器(出)
38 水蒸気バルブ(入)
39 水蒸気バルブ(出)
40 ドレン
41 導入口
43 排出口
50 伝熱管収納ケース
51 伝熱管
52 接続器(入)
53 接続器(出)
56 水蒸気バルブ(入)
57 水蒸気バルブ(出)
58 ドレン
60 冷媒導入口
61 冷媒排出口
Claims (11)
- 冷媒を収容し外表面に接触したガスを凝縮させるための伝熱管であって、両端に所定長の円筒状の接続端部12を備え、かつ、円筒状の金属管を変形して、長手方向に沿って直線状もしくは螺旋状の、軸孔16部分まで達する複数の溝14を形成して、断面から見たときそれぞれ前記溝14に隔てられ前記軸孔16の周囲に軸対称に配置された花弁状部18を備え、
前記伝熱管は、複数の直線状部22と円弧状の折り返し部24とを組み合わせて構成されたことを特徴とする多管式熱交換器。 - 請求項1に記載の多管式熱交換器において、
前記直線状部22では、前記軸孔16と前記花弁状部18との間の前記冷媒の通路が確保されており、前記折り返し部24では、前記軸孔16と前記花弁状部18との間の前記冷媒の通路が塞がれていることを特徴とする多管式熱交換器。 - 請求項2または3に記載の多管式熱交換器において、
前記溝14は3本以上8本以下とされることを特徴とする多管式熱交換器。 - 請求項1乃至3のいずれかに記載の多管式熱交換器において、
前記断面からみて前記花弁状部18に外接する円の直径Dを実外径としたとき、前記接続端部12の外径を前記実外径D未満に選定したことを特徴とする多管式熱交換器。 - 請求項1乃至4のいずれかに記載の多管式熱交換器において、
前記折り返し部24は、管の実外径Dの、1.5倍以上3倍以下の中心半径の円弧を形成していることを特徴とする多管式熱交換器。 - 請求項1乃至5のいずれかに記載の多管式熱交換器において、
前記軸孔16の外径をRとしたとき、前記溝14の最深部の曲げ半径をR/2以上に選定し、溝14の最深部に向かうほど溝14の幅が狭く選定されていることを特徴とする多管式熱交換器。 - 請求項1乃至6のいずれかに記載の多管式熱交換器において、
前記直線状部22の全部または一部が重力方向に傾斜していることを特徴とする多管式熱交換器。 - 請求項1乃至7のいずれかに記載の多管式熱交換器において、
前記冷媒の通路に第1の媒体を供給し、前記ガスの通路に第2の媒体を供給して、第1の媒体と第2の媒体との間で熱交換をさせることを特徴とする多管式熱交換器。 - 請求項5乃至8のいずれかに記載の多管式熱交換器において、
同数の直線状部22と円弧状の折り返し部24とを有する複数の伝熱管を、所定の断面形状の伝熱管通路32中に一括収容する伝熱管収納ケース30を備え、この伝熱管収納ケース30には、前記複数の伝熱管の接続端部12を冷媒の入出力路に一括接続する接続器36,37と、前記ガス通路にガスを導入する導入口41と、凝縮した水滴を排出する排出口43とを備えたことを特徴とする多管式熱交換器。 - 請求項9に記載の多管式熱交換器において、
前記複数の伝熱管は、最外周に配列されたものを除き、相互にいずれかの溝が正対するように、等しく微小間隔を空けて平行に規則的に配列されたことを特徴とする多管式熱交換器。 - 両端に所定長の円筒状の接続端部12を備え、かつ、円筒状の金属管を変形して、長手方向に沿って直線状もしくは螺旋状の、軸孔16部分まで達する複数の溝14を形成して、断面から見たときそれぞれ前記溝14に隔てられ前記軸孔16の周囲に対称に配置された花弁状部18を備えた複数の伝熱管であって、この伝熱管の横断面からみて前記花弁状部18に外接する円の直径Dを実外径としたとき、前記接続端部12の外径を前記実外径D未満に選定したものと、
最外周に配列された伝熱管を除き、相互にいずれかの前記溝が正対するように、等しく微小間隔を空けて平行に規則的に配列し、最外周に配列された伝熱管を微小間隔を空けて包囲する伝熱管収納ケースとを備え、
この伝熱管収納ケース30には、前記複数の伝熱管の接続端部12を一括接続して、伝熱管の内部と連通する接続器36,37と、前記伝熱管と伝熱管の間および前記伝熱管と伝熱管収納ケースの間に形成された微小間隔の通路とが設けられ、
前記伝熱管の内部と前記通路には、それぞれ冷媒もしくはガスが導入されることを特徴とする多管式熱交換器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013000237U JP3182597U (ja) | 2013-01-21 | 2013-01-21 | 多管式熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2013000237U JP3182597U (ja) | 2013-01-21 | 2013-01-21 | 多管式熱交換器 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2008247424A Continuation JP2010078233A (ja) | 2008-09-26 | 2008-09-26 | 多管式熱交換器 |
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ID=50426662
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2013000237U Expired - Lifetime JP3182597U (ja) | 2013-01-21 | 2013-01-21 | 多管式熱交換器 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3182597U (ja) |
-
2013
- 2013-01-21 JP JP2013000237U patent/JP3182597U/ja not_active Expired - Lifetime
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