JP4359729B2

JP4359729B2 - 熱交換器

Info

Publication number: JP4359729B2
Application number: JP19515699A
Authority: JP
Inventors: 正司宮村
Original assignee: Toyox Co Ltd
Current assignee: Toyox Co Ltd
Priority date: 1999-07-09
Filing date: 1999-07-09
Publication date: 2009-11-04
Anticipated expiration: 2019-07-09
Also published as: JP2001021275A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、空気や水などの流体の対流を利用した熱交換器で、暖房や冷房などに最適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
いままでに、対流が発生するような装置は、それこそ数え切れないほどの種類がある。しかし、空気や水などの流体の対流を積極的に起こさせるという熱交換器は、今までに存在しなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この発明の目的は、効率的に対流を起こさせる構成にした熱交換器を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、その表面と裏面とに走行方向を上下方向にした凸条を交互に形成し、上記凸条に対応する反対面を凹部にした可撓性を有する板材をロール状に巻いてロール体を構成するとともに、供給用メインパイプと戻り用メインパイプとを可撓性を有する多数の熱交換パイプで連通させ、これら熱交換パイプを一定の方向に整列させて構成したパイプマットを、その熱交換パイプと上記板材の凸条とを交差させて上記ロール体を構成した板材間に介在させ、上記板材と板材との間に熱交換パイプと直交する方向の流体通路を形成した点に特徴を有する。
第２の発明は、上記パイプマットは、上記供給側メインパイプと戻り側メインパイプとの間を接続した複数の熱交換パイプの中央部分を折り返して折り返し部とし、上記供給用メインパイプと、上記戻り側メインパイプとが、上記折り返し部を境にして隣合う構成にしてなり、このパイプマットを上記板材上に置いて、上記板材をロール状に巻き上げてなる点に特徴を有する。
第３の発明は、上記板材の凸条の頂部に、熱交換パイプ保持用の複数の凸部を形成してなる点に特徴を有する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
ポリプロピレン系の合成樹脂からなる可撓性を有する板材ｐは、その表面ｓと裏面ｂとに、凸条１、２を交互に形成するとともに、表面ｓ側に形成した凸条１の反対側は裏面ｂにおいて凹部１ａとなり、裏面ｂ側に形成した凸条２の反対側は表面ｓにおいて凹部２ａとなるようにしている。
なお、上記表面および裏面という表現は、説明の便宜上使っている用語であって、表面ｓと裏面ｂとの間で、機能上の主従があるわけではない。
上記のようにした凸条１、２は、板材Ｐの幅方向に走行させるとともに、それらをすべて平行にしている。しかも、これら各凸条１、２の頂部には小さな凸部３、４を形成している。
【０００６】
このようにした板材ｐには、ポリプロピレン系の合成樹脂からなるパイプマットｍを敷いて、それを図１に示すようにロール巻きにするが、このパイプマットｍの構成は次のとおりである。
供給用メインパイプ５と戻り用メインパイプ６とを設けるとともに、これら両メインパイプ５、６間は多数の熱交換パイプ７を介して接続されている。そして、図３のパイプマットｍは、熱交換パイプ７の中央部分を折り返して、その部分を折り返し部７ａとするとともに、供給用メインパイプ５に対すると熱交換パイプ７の接続部分と、戻り用メインパイプ６に対する熱交換パイプ７の接続部分とは、互いに半ピッチずらすようにしている。したがって、両メインパイプ５、６を、図３に示すように並べたときに、供給用メインパイプ５側に接続した部分と戻り用メインパイプ６に接続した部分とが、折り返し部７ａを境にして、お互いに隣合う。
【０００７】
ただし、上記両メインパイプ５、６から折り返し部７ａまでの長さは、板材ｐの長手方向の長さよりもわずかに短い程度にしている。
なお、図中符号８は供給用メインパイプの端部に設けたコネクタ、９は戻り用メインパイプの端部に設けたコネクタである。また、符号１０は熱交換パイプ７を、一定の間隔を保って保持するスペーサーで、熱交換パイプ７の長さ方向に複数設けている。
【０００８】
上記のようにしたパイプマットｍを、平面的に広げた板材ｐの上に置くが、このとき凸条１と熱交換パイプ７とが直交するようにする。
そして、板材ｐを、両メインパイプ５、６を中心にして図１に示すようにロール状に巻き上げてロール体ｒを構成すれば、板材ｐの表面ｓと裏面ｂとが重なり合う部分において、図４に示すように、凸条１と２との間に熱交換パイプ７が挟まれたようになる。
【０００９】
したがって、熱交換パイプ７が走行する方向と直交する方向に、凸部１、２と凹部１ａ、２ａとによる流体通路１１が形成されることになる。つまり、板材ｐの表面ｓと裏面ｂとに凸条１、２を交互に形成し、しかも、それら凸条１、２に対応する反対側に凹部１ａ、２ａを形成するようにしたので、ロール体ｒを構成したとき、重なり合う板材ｐの間に十分な流体通路１１が形成されることになる。この流体通路１１は、ロール体ｒ内に何重にも形成されるので、この流体通路１１に煙突効果を期待できる。
また、メインパイプ５、６から折り返し部７ａまでの長さが、板材ｐの長手方向の長さにほぼ匹敵するので、熱交換パイプ７が、上記ロール体ｒの中心から一番外側まで行き渡ることになる。
【００１０】
上記のようにロール体ｒを構成したら、今度は、上記流体通路１１を上下方向に特定しながら、パイプマットｍの供給用メインパイプ５に流体を供給すると、その流体は、ロール体ｒの中心からその一番外側まで達し、そこから折り返し部７ａを通って戻り用メインパイプ６に戻ってくる。このように流体が流れる過程で、流体通路１１内で熱交換作用が行われる。
したがって、流体として温水を流したときには、流体通路１１にはその下から上に向かっての空気の対流が起きる。反対に、流体として冷水を流せば、流体通路１１にはその上から下に向かっての空気の対流が起きる。この対流を利用して、暖房あるいは冷房をすることができる。しかも、板材と板材との間の流体通路１１で煙突効果も期待できるので、効率的に対流を促すことができる。
【００１１】
なお、この実施例では、板材ｐをロール体ｒにして使用しているが、より強い対流を起こさせて大きな冷暖房効果を発揮させたいなら、ロール体ｒの巻数を多くすればよい。
【００１２】
また、この実施例では、板材ｐの表面ｓおよび裏面ｂに凸条１、２を交互に形成したが、このように交互に形成することによって、パイプマットｍを板材ｐの表面ｓにも裏面ｂにも置くことができるし、流体通路１１をより大きく確保することができる。もし、表面ｓ側だけに凸条を形成した場合には、表面ｓ側に必ずパイプマットｍを置かなければならない。したがって、この板材ｐの向きが特定されてしまい、それだけロール体ｒを完成させるときの作業効率が悪くなる。
ただし、この発明においては、板材と板材との間に流体通路１１が形成されればよいので、凸条が必須の構成要素になるわけではない。例えば、流体通路を構成するためには、板材と板材との間に間隔が保たれればよいので、板材に突起を形成するようにしてもよいし、それらの間に別部材を介在させるようにしてもよい。
【００１３】
なお、表面ｓだけに凸条が形成されている場合には、流体通路１１を大きく確保できない。この流体通路１１は、流体の対流を促す重要な機能を果たすので、その大きさが小さくなると、対流が発生し難くなる。ただし、流体通路１１が大きすぎると、今度は、熱交換パイプ７の放熱量が相対的に不足するので、かえって対流が起こり難くなる。したがって、実際には、熱交換パイプ７の太さなどに応じて凸条１、２の山の高さが決められることになる。
さらに、この実施例では、凸条１、２のそれぞれに凸部３、４を形成しているが、この凸部３、４は熱交換パイプ７に常にぴったりと接触している必要はなく、全体的にパイプマットｍが下方にズレ落ちないようにするためのものである。したがって、パイプマットｍがズレ落ちないように別な手当がされているのであれば、この凸部３は不要になる。
【００１４】
なお、この実施例のパイプマットｍは、折り返し部７ａを設けて、両メインパイプ５、６をロール体ｒの中心にまとめて位置させるようにしたが、例えば、両メインパイプを板材ｐの両外端に位置させるようにして、熱交換パイプ７を直線状に配置するようにしてもよい。どのようなパイプマットｍを用いるかは、全体の配管や場所などの諸条件に応じて決めればよいことである。
また、板材ｐおよびパイプマットｍの両方をポリプロピレン系の合成樹脂製としたが、その材質は特に問わない。ただし、この実施例のようにロール体ｒとして用いるときには、板材ｐおよび熱交換パイプ７に可撓性がなければならないこと当然である。
【００１５】
上記のようにした熱交換器の用途としては、前記した冷暖房装置があるが、例えば、パイプマットｍを太陽熱の収熱器に接続しておけば、それこそクリーンエネルギーによる暖房装置として用いることができる。太陽熱だけでなく、地下水や温泉の湯などを使うことによって、クリーンエネルギーを活用した装置として用いることができる。
また、太陽熱による温水をパイプマットｍに流通させ、かつ、このロール体ｒを風呂などに入れるようにすれば、湯沸かし手段としても使える。この湯沸かし手段は、太陽熱で沸かした湯を循環させて、その循環過程での放熱を利用するので、太陽熱を効率的に活用できる。しかも、積極的に対流を促すので熱効率もよくなる。
一方、パイプマットｍに冷水を流せば、冷房装置になることはもちろんであるが、このときには、パイプマットｍに水滴が付着するので、この水滴を回収するようにすれば、除湿器としても使える。
【００１６】
【発明の効果】
第１の発明によれば、板材と板材との間に熱交換パイプを配置したので、この板材の間に流体が対流し、熱交換パイプの熱を効率的に利用できる。しかも、この熱源を太陽熱や地熱などを用いれば、クリーンエネルギーによる熱交換器となる。
また、板材に凸条を形成しているので、板材同士の間隔を保つのに、特別な部材が必要ない。
しかも、板材の両側に凸条が形成されるので、板材のどちらの面も主従なく使える。
さらに、板材を巻き上げてロール状にすることによって、煙突効果で積極的に対流を発生させられるので、より効率的な熱交換が可能である。
第２の発明によれば、パイプマットの両メインパイプをまとめて位置させることができる。
第３の発明によれば、凸部によってパイプマットがズレ落ちるのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】板材をロール巻にした状態の斜視図である。
【図２】板材の一部をカットして示した斜視図である。
【図３】パイプマットを板材に置いた状態の平面図である。
【図４】ロール体を構成する板材を直線状に展開した状態の拡大部分断面図である。
【符号の説明】
ｐ板材
１、２凸条
１ａ、２ａ凹部
５供給用メインパイプ
６戻り用メインパイプ
７熱交換パイプ
ｒロール体

Claims

その表面と裏面とに走行方向を上下方向にした凸条を交互に形成し、上記凸条に対応する反対面を凹部にした可撓性を有する板材をロール状に巻いてロール体を構成するとともに、供給用メインパイプと戻り用メインパイプとを可撓性を有する多数の熱交換パイプで連通させ、これら熱交換パイプを一定の方向に整列させて構成したパイプマットを、その熱交換パイプと上記板材の凸条とを交差させて上記ロール体を構成した板材間に介在させ、上記板材と板材との間に熱交換パイプと直交する方向の流体通路を形成したことを特徴とする熱交換器。
上記パイプマットは、上記供給側メインパイプと戻り側メインパイプとの間を接続した複数の熱交換パイプの中央部分を折り返して折り返し部とし、上記供給用メインパイプと、上記戻り側メインパイプとが、上記折り返し部を境にして隣合う構成にしてなり、このパイプマットを上記板材上に置いて、上記板材をロール状に巻き上げてなる請求項１に記載の熱交換器。
上記板材の凸条の頂部に、熱交換パイプ保持用の複数の凸部を形成してなる請求項１または２に記載の熱交換器。