JP4391208B2 - Latent heat recovery heat exchanger - Google Patents
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- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/04—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being spirally coiled
Description
本発明は、潜熱回収熱交換器に関する。 The present invention relates to a latent heat recovery heat exchanger.
潜熱回収熱交換器としては、フイン付熱交換チューブを蛇行させた形状のものとか、多数の熱交換チューブを例えば煙道内に貫設させた構造のもの等が公知である。しかし、上記公知例にあっては、熱交換器が占有するスペースが比較的大きくなることと、効率を確保するためには、煙道等の寸法とか排気温度に合わせた設計が必要になるため、製作コストが高くつくと云った問題がある。そこで、熱交換チューブを渦巻き状に形成した以下に説明する熱交換器の提案がある。 Known latent heat recovery heat exchangers have a configuration in which a finned heat exchange tube is meandered or a structure in which a large number of heat exchange tubes are provided in a flue, for example. However, in the above known example, the space occupied by the heat exchanger becomes relatively large, and in order to ensure efficiency, a design that matches the dimensions of the flue and the exhaust temperature is required. There is a problem that the production cost is high. Therefore, there is a proposal of a heat exchanger described below in which a heat exchange tube is formed in a spiral shape.
本発明の課題は、構造がシンプルで熱交換効率が高く、ユニット化することで設備や条件に合わせて自由に熱交換器の大きさ、性能を選択して設定することができる潜熱回収熱交換器を提供することである。 The problem of the present invention is that the structure is simple, the heat exchange efficiency is high, and by making it a unit, the size and performance of the heat exchanger can be freely selected and set according to the equipment and conditions, and the latent heat recovery heat exchange Is to provide a vessel.
上記課題を解決する最良の形態として、請求項1に記載の発明においては、潜熱回収熱交換器において、a.ステンレス又はチタン製熱交換チューブ2と4をそれぞれ同一平面において一定の間隔をあけて円形又は角形の渦巻き状に形成することにより、2ヶの熱交換ユニット要素A、Bを形成したこと、
b.前記熱交換ユニット要素AとBを並設させると共にこの並設時において熱交換ユニット要素AとBの熱交換チューブ2と4は、渦巻き面に対して直角方向から見たとき熱交換チューブ2と4が互いに重なり合わないようにずらして並設されていること、
c.前記並設した熱交換ユニット要素AとBの間には、十字状に形成したチューブ固定フレーム8、8aが挿入されていて、このチューブ固定フレーム8、8aの両端は、熱交換ユニット要素AとBの渦巻きの外周よりも外に形成されたユニット枠7に固定されていると共に熱交換チューブ2、4は、要所において固定バンド9により前記チューブ固定フレーム8、8aにそれぞれ固定されて一体化していること、
d.前記渦巻き状に形成された熱交換ユニット要素AとBの熱交換チューブ2、4は、その内端において接続管6により連結されていること、
e.前記熱交換ユニット要素A又はBにおいて、その一方の外周端は流体流入口3に設定され、他方の熱交換ユニット要素の外周端は流体流出口5に設定されていること、
f.上記a〜eの構成体で一ヶの熱交換ユニット1が形成されていること、
g.前記熱交換ユニット1は、両端を開放したケース11内に多段に内設されていると共にこのケース11の両端は排気ダクト17の一部を構成するようにして排気ダクト17の中途に接続されていること、
h.前記熱交換ユニット1の熱交換チューブ2、4において、流体流入口3は、前記ケース11の外に設けた流体入側ヘッダー12に流入管13を経由して接続され、流体流出口5は前記ケース11の外に設けた流体出側ヘッダー14に流出管15を経由して接続されていること、を特徴とするものである。
As the best mode for solving the above-mentioned problems, in the invention according to
b. When the heat exchange unit elements A and B are arranged side by side, the
c. Between the heat exchange unit elements A and B arranged side by side,
d. The
e. In the heat exchange unit element A or B, one outer peripheral end thereof is set to the
f. That one
g. The
h. In the
本発明に斯る潜熱回収熱交換器は、一方のユニット要素を構成する熱交換チューブの外周端の流体流入口内に流体入側ヘッダーを介して流入した流体は、熱交換チューブ内を中心方向に渦巻状に流れ、中心でもう一方のユニット要素側の熱交換チューブの中心側に移り、この熱交換チューブ内を外周方向に渦巻状に流れ、流出側ヘッダーに至り、この中心方向と外周方向への渦巻状の流れの間に熱交換チューブの外側を流れる例えば排気から潜熱を回収することができる。このような特徴を有する本発明の効果は次のとおりである。
1.ユニット要素AとBは、互いに渦巻状に形成された熱交換チューブが互いに重なり合わないように並設されているため、例えばダクト内を流れる排気の流れの障害となる部分が少なく、排気に対する圧損が小さい。
2.ユニット要素AとBは、構造がシンプルなため、製作が容易である。
3.熱交換器は、ユニット要素AとBで構成されているだけのため、構造がシンプルで、製作が容易であり、製作コストも安い。
4.熱交換器は、ダクト内にユニットの数を増大して、又は減少させて構成することができるため、用途に応じた製作ができる。
斯Ru latent heat recovery heat exchanger to the present invention, fluid introduced through the fluid inlet side header to the fluid inflow mouth of the outer peripheral edge of the heat exchange tubes which constitute one of the unit element, toward the center of the heat exchange tubes It flows in a spiral shape, moves to the center of the heat exchange tube on the other unit element side at the center, flows in a spiral shape in the heat exchange tube toward the outer periphery, reaches the outflow side header, and extends in the center direction and the outer periphery direction. The latent heat can be recovered from, for example, the exhaust gas flowing outside the heat exchange tube during the spiral flow. The effects of the present invention having such characteristics are as follows.
1. Since the unit elements A and B are arranged in parallel so that the heat exchange tubes formed in a spiral shape do not overlap each other, for example, there are few parts that obstruct the flow of exhaust flowing in the duct, and pressure loss to the exhaust Is small.
2. Since the unit elements A and B have a simple structure, they are easy to manufacture.
3. Since the heat exchanger is composed only of the unit elements A and B, the structure is simple, the manufacturing is easy, and the manufacturing cost is low.
4). Since the heat exchanger can be configured by increasing or decreasing the number of units in the duct, it can be manufactured according to the application.
図1は、本発明に対応する熱交換ユニット1の正面図、図2はA−A´線断面図、図3は熱交換器の正面図、図4は本発明に係る熱交換器をダクトに取り付けた状態の説明図である。
符号の1は、熱交換ユニットであって、この熱交換ユニット1は、外周端に流体流入口3を形成し、一定の間隔Wをあけて収径する方向に渦巻状に形成された熱交換チューブ2で構成されたユニット要素Aと、熱交換チューブ4の外周端に流体流出口5を形成し、一定の間隔W1をあけて収径する方向に渦巻状に形成されたユニット要素Bと、前記ユニット要素AとBの熱交換チューブ2、4の渦巻きの中心において接続管6で連結されており、互いの熱交換チューブ2、4は、重ならないように、正面から見た時に間隔W及びW1に夫々が臨んだ構成である。
1 is a front view of a
7は、ユニット要素AとBを組み立てている四角形のユニット枠、8、8aは、このユニット枠7の対向する枠辺の中央を繋ぐように掛け渡されたチューブ固定フレームであって、熱交換チューブ2及び4は、固定バンド9(図4参照)で周回ごとに固定フレーム8、8aに夫々固定されている。
以上に説明した熱交換ユニット1は、単独で利用することも勿論可能であるが、通常は、ケース内に複数並設した構成の熱交換器として一体化され、ダクト等に取り付けて用いられる。
7 is a rectangular unit frame that assembles the unit elements A and B, and 8 and 8a are tube fixing frames that are spanned to connect the centers of the opposing frame sides of the
The
図3、図4は、このダクト内にユニットを多数並設した構成の熱交換器を示すもので、熱交換器10は、両端10aを開放した四角形のケース11内にユニット1を5組並設し、ケース11の側面と下面に各ユニット1…の流体流入口3に続くニップル3a及び流体流出口5に続くニップル5aを露出させ、このニップル3aに流体入側ヘッダー12を流入管13、ロックナット13aで結び、流体出側ヘッダー14に流出管15、ロックナット15aで結んだ構成である。図中16は覗きガラス窓、17は排気ダクトであって、上記熱交換器10は、この排気ダクト17間に両端10aで夫々接続される。
3 and 4 show a heat exchanger having a configuration in which a large number of units are arranged in the duct. The
上記実施例においては、排気ダクト17内を排気が流れることにより、この排気は、熱交換器10内において、ユニット要素A及びBの渦巻状の熱交換チューブ2、4間を通過するときに、この熱交換チューブ2、4内を流れる流体に潜熱を与え、流体を加熱する。
上記実施例1において、熱交換ユニット1は、すべてステンレス製であるが、材質としては、耐腐食性、耐熱性、耐衝撃性等の条件を、用途ごとに満足する限りにおいて、例えば銅、チタン等を適宜用いることができる。
熱交換ユニット1の外形は、本実施例1においては四角形のダクト17用として四角形の渦巻き状に形成されているが、すべて円形としても良い。或いは、特殊な例として、三角形、五角形、六角形等の多角形を呈する形状としても良い。
In the above embodiment, when the exhaust gas flows through the
In the first embodiment, the
The outer shape of the
熱交換チューブ2を同一平面内において渦巻状に形成し、2枚のユニット要素AとBを合わせ、中心部において要素AとBの熱交換チューブ2は接続管6で繋がれている。図5はユニット1の正面図、図6は前記ユニット1を多数並べて熱交換器10としたもので、18は、流体入側と出側が一体となった流体出入りヘッダーであって、このヘッダー18を用いた流体の流れは、要素Aの外周側から流体が入り、中心の接続管6から要素Bに移り、この要素Bの外周からヘッダー18内に戻る。
The
本参考例は、図7に示すように、熱交換チューブ2を同一平面内において渦巻状に形成するのではなく、螺旋状に捲くことにより円錐形状に形成し、この円錐形状の要素Aと同じように螺旋状に捲くことにより逆円錐形状に形成された要素Bを接続管6で接続することにより一対の熱交換ユニット1を構成し、これを例えば煙道a内に組み込むものである。
この形状の熱交換ユニット1の組み合わせは連続して長手方向に延長させてもよく、煙道aが小径の場合に、煙道a内の圧力を極力抑えながら、伝熱面積を拡大する場合に有効である。また、チューブ2、4内を流れる流体の圧損も小さくなり、性能向上に有効である。
In this reference example , as shown in FIG. 7, the
The combination of the
本発明に係る潜熱回収熱交換器は、次のような分野において利用することが出来る。
1.各種設備で発生し、廃棄される排気からの潜熱回収熱交換器。
2.各種機器における液と液又は液と気体用の熱交換器。
3.暖房又は冷房用熱交換器。
The latent heat recovery heat exchanger according to the present invention can be used in the following fields.
1. A heat exchanger that recovers latent heat from exhaust that is generated and discarded at various facilities.
2. Heat exchanger for liquid and liquid or liquid and gas in various equipment.
3. Heat exchanger for heating or cooling.
1 熱交換ユニット
2 熱交換チューブ
3 流体流入口
4 熱交換チューブ
5 流体流出口
6 接続管
7 ユニット枠
8、8a 固定フレーム
9 固定バンド
10 熱交換器
10a 両端
11 ケース
12 流体入側ヘッダー
13 流入管
14 流体出側ヘッダー
15 流出管
16 覗きガラス窓
17 排気ダクト
18 流体出入りヘッダー
a 煙道
DESCRIPTION OF
Claims (1)
b.前記熱交換ユニット要素AとBを並設させると共にこの並設時において熱交換ユニット要素AとBの熱交換チューブ2と4は、渦巻き面に対して直角方向から見たとき熱交換チューブ2と4が互いに重なり合わないようにずらして並設されていること、b. When the heat exchange unit elements A and B are arranged side by side, the heat exchange tubes 2 and 4 of the heat exchange unit elements A and B are arranged in parallel with the heat exchange tube 2 when viewed from a direction perpendicular to the spiral surface. 4 are arranged side by side so as not to overlap each other,
c.前記並設した熱交換ユニット要素AとBの間には、十字状に形成したチューブ固定フレーム8、8aが挿入されていて、このチューブ固定フレーム8、8aの両端は、熱交換ユニット要素AとBの渦巻きの外周よりも外に形成されたユニット枠7に固定されていると共に熱交換チューブ2、4は、要所において固定バンド9により前記チューブ固定フレーム8、8aにそれぞれ固定されて一体化していること、c. Between the heat exchange unit elements A and B arranged side by side, tube fixing frames 8 and 8a formed in a cross shape are inserted, and both ends of the tube fixing frames 8 and 8a are connected to the heat exchange unit elements A and B. The heat exchanging tubes 2 and 4 are fixed to the tube fixing frames 8 and 8a by fixing bands 9 at important points and fixed to the unit frame 7 formed outside the outer periphery of the B spiral. That
d.前記渦巻き状に形成された熱交換ユニット要素AとBの熱交換チューブ2、4は、その内端において接続管6により連結されていること、d. The heat exchange tubes 2 and 4 of the heat exchange unit elements A and B formed in a spiral shape are connected by a connecting pipe 6 at the inner ends thereof,
e.前記熱交換ユニット要素A又はBにおいて、その一方の外周端は流体流入口3に設定され、他方の熱交換ユニット要素の外周端は流体流出口5に設定されていること、e. In the heat exchange unit element A or B, one outer peripheral end thereof is set to the fluid inflow port 3, and the other outer end of the heat exchange unit element is set to the fluid outflow port 5,
f.上記a〜eの構成体で一ヶの熱交換ユニット1が形成されていること、f. That one heat exchange unit 1 is formed of the components a to e;
g.前記熱交換ユニット1は、両端を開放したケース11内に多段に内設されていると共にこのケース11の両端は排気ダクト17の一部を構成するようにして排気ダクト17の中途に接続されていること、g. The heat exchange unit 1 is installed in multiple stages in a case 11 with both ends open, and both ends of the case 11 are connected to the middle of the exhaust duct 17 so as to form part of the exhaust duct 17. Being
h.前記熱交換ユニット1の熱交換チューブ2、4において、流体流入口3は、前記ケース11の外に設けた流体入側ヘッダー12に流入管13を経由して接続され、流体流出口5は前記ケース11の外に設けた流体出側ヘッダー14に流出管15を経由して接続されていること、h. In the heat exchange tubes 2 and 4 of the heat exchange unit 1, the fluid inlet 3 is connected to a fluid inlet header 12 provided outside the case 11 via an inlet pipe 13, and the fluid outlet 5 is Connected to the fluid outlet header 14 provided outside the case 11 via the outflow pipe 15;
i.を特徴とする潜熱回収熱交換器。i. A latent heat recovery heat exchanger.
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