JPH01210781A - 回転式熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、主としてシャーベット状の氷を製造するため
に用いられる回転式熱交換器に関する。

（従来の技術） 最近、電力需要の平均化を図るため、需要の少ない夜間
にシャーベット状の水を予め製造して蓄えておき、昼間
にその蓄えた氷で室内冷房を行うという冷房技術が開発
されつつある。

′しかしてジャーベット状の氷を製造する熱交換器の例
として、従来、例えば日経メカニカル（１９８８年１１
月１７日号、第７７頁）に記載され、又、第７図に示す
ように、被熱交換媒体となる製氷用溶液の流入口（Ｘ）
と流出口（Ｙ）とをもつ縦長杖ケーシング（Ｋ）の内部
に、複数本の伝熱ＩＦ　（Ｐ）・・・・を上下方向に支
持し、該６伝熱管（Ｐ）周りに、取入口（Ｚ）及び取出
口（Ｗ）を介して熱交換媒体である冷媒を流通させて、
各伝熱管（Ｐ）を流下する製氷用溶液を冷媒で冷却して
、該６伝熱管（Ｐ）の内−でシャーベット状の氷を製造
し、この氷を流出口（Ｙ）から外部に取出すようにした
ものがある。

所が、上記のものでは、各伝熱管（Ｐ）の内壁面に氷が
付着し易く、この氷が徐々に成長して、該６伝熱管（Ｐ
）を閉塞し、シャーベット状氷の製造効率が著しく困難
となる問題があり、別のタイプの熱交換器として、第６
図に示すように、軸方向一側に被熱交換媒体たる溶液の
流入口（１１）を、又、他側に流出口（１２）をもつ内
管（１）と、熱交換媒体たる冷媒の取入口（２１）と取
出口（２２）をもつ外管（２）とを備え、内管（１）に
、該内管（１）の内周面（１ａ）に摺接するブレード（
３）を備えた回転ドラム（４）を回転自由に内装して、
内周面（１ａ）で発生する氷を、ブレード（３）で掻取
るようにした所謂回転式のものがある。

（発明が解決しようとする課題） 以上のごとき回転式熱交換器では、内周面（１ａ）に付
着した氷による凍結防止が図れるのであるが、内管（１
）と回転ドラム（４）との間に形成される溶液流通経路
の軸方向長さに沿って、流入口（１１）近くと、流出口
（１２）の近くとでは大きな温度勾配が生じ、流出口（
１２）近くではシャーベット状の氷を製造するのに余り
ある低温状態となるが、流入口（１１）の近くでは、未
だ十分に冷やされていない溶液が次々に供給されて内周
面（１ａ）の温度は比較的高く、氷の１成は全く行われ
ない。従うて、伝熱面となる内周面（ｌａ）の面積が有
効利用されずに熱交換効率は悪いものであった。

本発明は係る回転式熱交換器での特育の問題を解消する
ために発明したもので、その目的は、流入口から流入さ
れる被熱交換媒体を内管と回転ドラムとの間に、被熱交
換媒体の流通前後方向に分散させた状態で供給すること
により、前記内管の伝熱内周面を有効利用して、熱交換
効率を高めることができる回転式熱交換器を提供するこ
とにある。

（課題を解決するための手段） 本発明は、図面の実施例に示したごと（、被熱交換媒体
を流通させる内管（１）と、熱交換媒体を流通させる外
管（２）とを備え、前記内管（１）に、該内管（１）の
内周面（１ａ）に摺接するブレード（３）を備えた回転
ドラム（４）を内装し、前記内周面（１ａ）を伝熱面と
して前記被熱交換媒体の熱交換を行うようにした回転式
熱交換器であって、前記回転ドラム（４）の内部を中空
吠に形成して、この回転ドラム（４）の内部に、該回転
ドラム（４）の軸方向一側に設ける導入孔（４１）を介
して前記被熱交換媒体を導入させると共に、この回転ド
ラム（４）の軸方向に沿って、内部に導入された前記被
熱交換媒体を該ドラム（４）の外部に吐出させる多数の
吐出孔（４２）・・・を設ける一方、前記内管（１）に
おける前記回転ドラム（４）の軸方向一側方に前記被熱
交換媒体の流入口（１１）を、他側方に前記吐出孔（４
２）を介して吐出される前記被熱交換媒体の流出口（１
２）を設けていることを特徴とするものである。

（作用） しかして前記流入口（１１）から内管（１）の内部へと
流入された被熱交換媒体は、前記回転ドラム（４）の軸
方向一側に設けた導入孔（４１）を経て前記回転ドラム
（４）内に導入され、この回転ドラム（４）の内部を軸
方向他方側へと流蓮されながら、該回転ドラム（４）に
形成した多数の吐出孔（４２）から、軸方向にほぼ均一
に分散された状態で前記回転ドラム（４）と内管（１）
との間に供給されるのであり、従うて前記被熱交換媒体
の熱交換時に伝熱面となる前記内管（１）の内周面（１
ａ）で、その軸方向前後に、温度差が発生しにくくなっ
て、前記内周面（１ａ）の軸方向における温度がほぼ均
等化され、この内周面（１ａ）の全体が前記被熱交換媒
体に対して均等な熱交換作用を及ぼすこととなって、前
記内周面（１ａ）の全体が有効利用され、熱交換効率が
高められるのである。

（実施例） 第５図に示した回転式熱交換器は、被熱交換媒体たる製
氷用溶液の流入口（１１）と流出口（１２）とをもった
横長筒状をなす内管（１）と、熱交換媒体たる冷媒の取
入口（２１）及び取出口（２２）をもった横長筒状の外
管（２）とを備え、該外管（２）を前記内管（１）の外
周部位に套嵌すると共に、前記内管（１）の内部側に、
該内管（１）の内周面（１ａ）に常時摺接する複数のブ
レード（３）を揺動自由に支持した回転ドラム（４）を
、回転自由に内装している。

斯くして前記内管（１）の内周面（１ａ）と、この内管
（１）の内部側に回転自由に支持した前記回転ドラム（
４）の外周面（４ａ）との間に、前記溶液の熱交換室（
Ａ）を形成し、また前記内管（１）と該内管（１）の外
部側に挿嵌させた前記外管（２）との間に、冷媒の循環
室（Ｂ）を形成して、前記流入口（１１）から前記熱交
換室（Ａ）に供給された溶液を、前記内管（１）の内周
面（１ａ）を伝熱面として、前記循環室（Ｂ）で循環さ
れる冷媒で冷却することにより、前記溶液をシャーベッ
ト杖の氷となし、前記熱交換室（Ａ）から前記流出口（
１２）を介して外部に取出すようにしている。

しかして以上のごとき回転式熱交換器において、前記内
管（１）の軸方向一端側で外周下部側に前記溶液の流入
口（１１）を、また軸方向他端側で外周上部側に前記溶
液の流出口（１２）をそれぞれ設けると共に、前記外管
（２）の外周下部側で複数箇所に冷媒の取入口（２１）
を、また外周上部側で複数箇所に前記冷媒の取出口（２
２）をそれぞれ設ける。

そして、前記回転ドラム（４）を内部中空状に形成して
、該回転ドラム（４）の外周面（４ａ）で、前記流入口
（１１）と対向する軸方向−端側に、複数の導入孔（４
１）を設け、この各導入孔（４１）を介して前記流入口
（１１）から前記内管（１）内に流入された溶液を、前
記回転ドラム（４）の内部へと導入させるごとくなすと
共に、この回転ドラム（４）の外周面（４ａ）で、前記
導入孔（４１）の形成部位を除く外周面（４ａ）に、多
数の吐出孔（４２）・・・を設け、該各吐出孔（４２）
から前記回転ドラム（４）内に導入された前記溶液を、
この回転ドラム（４）と前記内管（１）との間に形成さ
れる前記熱交換室（Ａ）へと吐出させるごとくなすので
ある。

具体的には、第１図乃至第３図に詳しく示したごとく、
前記回転ドラム（４）の軸方向一側部で外周部位に、半
径方向外方に向けて延びる円板状の仕切壁（４３）を一
体に取付けて、この仕切壁（４３）により、前記内管（
１）の軸方向一側内部で前記流入口（１１）の接続部位
近くに、前記熱交換室（Ａ）と画成された溶液の導入室
（Ｃ）を形成すると共に、この導入室（Ｃ）に位置され
る前記内管（１）の外周面（１ａ）に前記各導入孔（４
１）を設け、該各導入孔（４１）を介して前記導入室（
Ｃ）内の溶液を前記回転ドラム（４）の内部へと導入さ
せるごとくなす。

また、前記回転ドラム（４）の外周部位に、該回転ドラ
ム（４）の軸方向に向けて延びる２枚の前記ブレード（
３）を対向状に取付けて、該各ブレード（３）間におけ
る前記回転ドラム（４）の外周面（１ａ）で、前記導入
室（Ｃ）と画成される前記熱交換室（Ａ）との対向部位
に、軸方向に所定間隔をおいて前記各吐出孔（４２）を
等間隔に形成し、この各吐出孔（４２）を介して前記回
転ドラム（４）内に導入された前記溶液を、該回転ドラ
ム（４）の軸方向全体にわたって、はぼ均等に前記熱交
換室（Ａ）に供給させるごとくなす。

しがして以上の構成とすることにより、前記流入口（１
１）から前記導入室（Ｃ）に流入された前記溶液は、第
１図の矢印で示したごとく、前記導入室（Ｃ）から前記
各導入孔（４１）を介して前記回転ドラム（４）内へと
導入暮れ、さらに該回転ドラム（４）の内部を軸方向他
方側へと流通されながら、この回転ドラム（４）の内部
から前記各吐出孔（４２）を経て前記熱交換室（Ａ）へ
と、前記回転ドラム（４）の軸方向にほぼ均一に分散さ
れた状態で供給されるのであり、従うて前記溶液の熱交
換時に伝熱面となる前記内管（１）の内周面（１ａ）で
、その軸方向前後側に、温度差が発生しにく（なって、
前記内周面（１ａ）の軸方向における温度がほぼ均等化
され、この内周面（１ａ）の全体が前記溶液に対して均
等な冷却作用を及ぼすこととなるのである。

また、前記回転ドラム（４）にブレード（３）を取付け
るにあたっては、第４図に示したごとく、４枚の第１〜
第４ブレード（３ａ）〜（３ｄ）を使用し、このうち第
１．第２ブレード（３ａ）（３ｂ）を所定間隔あけて前
記回転ドラム（４）の外周面（４ａ）に取付け、かつ第
３゜第４ブレード（３ｃ）（３ｄ）を、所定間隔あけて
前記第１．第２ブレード（３ａ）（３ｂ）と対向杖に前
記外周面（４ａ）に取付けると共に、この外周面（４ａ
）の第１．第２ブレード（３ａ）（３ｂ）間との対向部
位と、第３．第４ブレード（３ｃ）（３ｄ）間との対向
部位に、それぞれ前記回転ドラム（４）の内部を前記熱
交換室（Ａ）に連通させる前記吐出孔（４２）を形成す
る一方、前記回転ドラム（４）の回転方向後方側に位置
される前記第２プレー・ド（３ｂ）と第４プレーＰ（３
ｄ）とに、それぞれ連通孔（３ｅ）を形成するようにし
てもよいのである。

斯くするときには、前記回転ドラム（４）内の溶液は、
前記各吐出孔（４２）から前記熱交換室（Ａ）の内部で
、前記第１．第２ブレード（３ａ）（３ｂ）間と、前記
第３．第４ブレード（３ｃ）（３ｄ）間とに一旦導入さ
れた後に、前記各連通孔（３ｅ）を経て゛前記熱交換室
（λ）における回転ドラム（４）の回転方向後方側に供
給されることとなるため、前記回転ドラム（４）の内部
に導入された比較的暖かい溶液で、前記第１．第２ブレ
ード（３ａ）（３ｂ）間と、前記第３．第４ブレード（
３ｃ）（３ｄ）間に位置される前記内管（１）の内周面
（１ａ）が暖められ、この内周面（１ａ）での結氷など
を阻止して、該内周面（１ａ）による熱交換効率を良好
となし得るのである。

前記各図の実施例では、前記回転ドラム（４）の外周面
（４ａ）に前記ブレード（３）を揺動自由に支持するに
あたって、前記ドラム（４）の外周面（４ａ）に、取付
片（５）を半径方向外方に向けて一体に設けて、該取付
片（５）と前記ブレード（３）とに、長尺の１本のシャ
フト（６）を挿通させることにより、前記ブレード（３
）を前記取付片（５）を介して前記回転ドラム（４）に
揺動自由に支持させるようにしている。

また、前記取付片（５）とブレード（３）との間には、
コイルスプリング（７）を介装させて、該スプリング（
７）で前記ブレード（３）の先端部を前記内管（１）の
内周面（１ａ）に常時接触させ、前記熱交換媒体の熱交
換時に前記内周面（１ａ）に発生する氷を効率良く掻取
るようにしている。

更に、前記内管（１）の長さ方向両側で開放端部側には
、第１及び第２鍔部（１３）（１４）をそれぞれ一体に
取付けると共に、前記回転ドラム（４）の長さ方向両側
に、それぞれ軸受やシール部材などを内装した第１及び
第２軸受ハウジング（４４）（４５）を一体に設け、こ
の第１ハウジング（４４）にモータ（図示せず）に連結
される駆動軸（４６）を突設させている。

斯くして前記回転式熱交換器の組立時には、第１図及び
第５図で明らかなごとく、前記回転ドラム（４）を前記
内管（１）の内部へと、前記第１ハウジング（４４）側
から挿入させて、該第１ハウジング（４４）を前記第１
鍔部（１３）の中心部に設けた開口部に係合させた状態
で、前記内管（１）の他方側に配置される取付蓋（１５
）と前記第２鍔部（１４）との間に、複数の締付ポル）
（１８）を螺締することにより、前記内管（１）の内部
に前記回転ドラム（４）を組込み、この回転ドラム（４
）と前記内管（１）との間に、前記溶液の熱交換室（Ａ
）を確保するようにしている。

また、前記外管（２）の長さ方向両側で、該外管（２）
と前記内管（１）との間には、これら内、外管（１）（
２）を所定間隔に保持する保持部材（１７）を設けて、
この保持部材（１７）で前記内、外管（１）（２）間に
冷媒の循環室（Ｂ）を確保するようにしている。

尚、第５図中、（１９）は前記外管（２）の複数箇所に
取付けた液面計である。

（発明の効果） 以上説明したごとく本発明にかかる回転式熱交換器では
、回転ドラム（４）を内部中空状に形成して、この回転
ドラム（４）の内部に、該回転ドラム（４）の軸方向一
側に設ける導入孔（４１）を介して被熱交換媒体を導入
させると共に、前記回転ドラム（４）の軸方向に沿って
、内部に導入された前記被熱交換媒体を前記回転ドラム
（４）の外部に吐出させる多数の吐出孔（４２）・・・
を設ける一方、前記内管（１）における前記回転ドラム
（４）の軸方向一側に前記被熱交換媒体の流入口（１１
）を、他側方に前記吐出孔（４２）から吐出される被熱
交換媒体の流出口（１２）を設けるようにしたから、被
熱交換媒体の伝熱面となる前記内管（１）の内周面（１
ａ）で、その軸方向に、温度勾配を発生するのを低減で
き、前記内周面（１ａ）の軸方向における温度をほぼ均
等化できて、該内周面（１ａ）の全体で前記被熱交換媒
体に対して均等な熱交換作用を及ぼすことが可能となり
、従って前記内周面（１ａ）の全体を有効利用できて、
熱交換効率が高め得るに至ったのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる回転式熱交換器の要部を示す一
部切欠正面図、第２図は同要部の側断面図、第３図は同
要部の拡大斜視図、第４図は他の実施例を示す側断面図
、第５図は回転式熱交換器の全体構造を示す一部切欠正
面図、第６図及び第７図は従来技術の説明図である。 （１）・・・・・内管 （１ａ）・・・・内周面 （１１）・・・・流入口 （１２）・・・・流出口 （２）・・・・・外管 （３）・・・・・ブレード （４）・・・・・回転ドラム （４１）・・・・導入孔 （４２）−・・・吐出孔 出願人　株式会社　作中工務店（ほか１名）第１図 第２図 第８図 第４図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）被熱交換媒体を流通させる内管（１）と、熱交換媒
   体を流通させる外管（２）とを備え、前記内管（１）に
   、該内管（１）の内周面（１ａ）に摺接するブレード（
   ３）を備えた回転ドラム（４）を内装し、前記内周面（
   １ａ）を伝熱面として前記被熱交換媒体の熱交換を行う
   ようにした回転式熱交換器であって、前記回転ドラム（
   ４）の内部を中空状に形成して、この回転ドラム（４）
   の内部に、該回転ドラム（４）の軸方向一側に設ける導
   入孔（４１）を介して前記被熱交換媒体を導入させると
   共に、この回転ドラム（４）の軸方向に沿って、内部に
   導入された前記被熱交換媒体を該回転ドラム（４）の外
   部に吐出させる多数の吐出孔（４２）・・・を設ける一
   方、前記内管（１）における前記回転ドラム（４）の軸
   方向一側方に前記被熱交換媒体の流入口（１１）を、他
   側方に前記吐出孔（４２）を介して吐出される前記被熱
   交換媒体の流出口（１２）を設けていることを特徴とす
   る回転式熱交換器。