JPH031598B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、熱媒体の蒸気の潜熱を伝熱管に放出
させて熱交換を行う凝縮熱交換器の改良に関し、
更に詳しくは該熱交換器に設けられ、電場により
凝縮熱交換器の伝熱を促進する装置に関する。

（従来技術） 凝縮熱交換器においては、伝熱面を冷却液で冷
却し、該伝熱面に熱媒体蒸気を凝縮付着させるも
のとなつている。ところが、伝熱面に付着した凝
縮液の液膜が厚いと、液膜の外周表面の温度が低
下しないため、続く凝縮が阻害されるものとな
る。そこで、極力液膜を薄くするべく、できるだ
け速く凝縮液を伝熱面から取り去つてやる必要が
ある。

従来の公知の凝縮熱交換器では、凝縮液の重力
による落下だけを利用するものとなつていたが、
それでは液膜の薄膜化が不十分であつたため、強
制的に凝縮液を取り去ることが試みられている。

その一つが、高圧の電場を利用した液体の引き
出し装置である。

この液体引き出し装置を第５図に示す。

凝縮熱交換器のケーシング（図示省略）内に、
縦置きに伝熱管１が設けられ、伝熱管１には冷却
水が流されている。この伝熱管１の表面２にフロ
ンなどの熱媒体の蒸気の潜熱が放出され、熱媒体
の蒸気が凝縮し、伝熱管１内の冷却水が受熱して
温度上昇する。

伝熱管１の表面２には、重力によつて下方に流
れる熱媒体の凝縮液の膜が形成され、この液膜が
新たな蒸気の凝縮を阻害し、伝熱性能の低下させ
る原因となつていた。

この伝熱促進装置では、一方では液膜を電場に
より線電極に引き寄せて排出し、他方では液膜を
部分的に液滴化して伝熱管１の表面２に露出部分
を形成し、新たな凝縮を進める装置である。

以下に、この点について詳細に説明する。

伝熱管１の周囲に、螺旋状の線電極３と金属板
を曲げ加工して成る面電極４とわずかな間隔をお
いて設けられる。そして、伝熱管１を一方の電極
とし、且つ線電極３と面電極４を他方の電極とし
て高電圧をかける。この電場により凝縮液分子に
力が作用し、一方では、伝熱管１の表面２の凝縮
液の多くは線電極３に引き出される。線電極３に
よつて凝縮液が引き出されると、その部分よりも
下側の凝縮液の液膜は比較的薄くなつている。と
ころが、面電極４と対向する側では液膜が部分的
に面電極４側に引き寄せられ、部分的に液滴が付
着したような状態となる。このため、液滴は表面
２に部分的に液膜の薄い部分を作るものとなり、
この液膜の薄い部分で凝縮を促進するものであ
る。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、この液滴が次第に成長し、伝熱管１
と面電極３の両方にまたがつて付着したままとな
り、面電極３の内側４と伝熱管１の間に凝縮液が
充満して、伝熱管１の表面２の露出部分が少なく
なり伝熱促進性能が低下してしまう問題があつ
た。

本発明は、上記面電極を利用した伝熱促進装置
を改良したものである。

即ち、本発明の目的は、面電極と対向する伝熱
管の表面との間に凝縮液が充満しないようにし、
液膜の薄い部分、つまり露出部分を広く維持でき
るようにした電場による伝熱促進装置を提供する
ことにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、面電極の少なくとも伝熱管の表面に
対向した内側が絶縁体によりコーテイングされて
絶縁膜が形成されている。

（実施例） 以下に、本発明の一実施例を図を参照して説明
する。

第４図を参照して、凝縮熱交換器の概略を説明
する。

６は、凝縮熱交換器である。ケーシング７内に
複数の伝熱管１が縦置に設けられている。ケーシ
ング７の下部の冷却水導入口８から冷却水が導入
され、伝熱管１内を上昇する。一方、ケーシング
７の上部の蒸気導入口９からは、フロンなどの熱
媒体の蒸気が、ケーシング７内に導入される。

冷却水が流れる伝熱管１の表面２に、熱媒体の
蒸気が潜熱を放出し凝縮する。伝熱管１を上昇す
る間に受熱して温度上昇した冷却水は、ケーシン
グ７の上部の冷却水導出口８Ａから導出される。
伝熱管１の表面２に凝縮付着した凝縮液は、伝熱
管１の表面２に液膜を形成し、該液膜は重力によ
つて下方へ流れ、ケーシング７の下部にある凝縮
液排出口から排出される。

この伝熱管１の表面２における凝縮液の液膜
は、続く新たな凝縮を阻害するものとなる。

次に述べる伝熱促進装置は、強制的に凝縮液を
伝熱管１から除去し、更に凝縮液の液膜を滴状化
して伝熱管１の表面２に部分的に液膜の薄い部
分、即ち露出部分を作る装置である。

第１図を参照して、金属などの導体から成る伝
熱管１の周囲に、伝熱管１の表面２とわずかの間
隔をおいて螺旋状に巻かれた線電極３が、伝熱管
１の周囲に設けられた複数の支持体１１に固定さ
れ、その下端１２は伝熱管１から離れて縦方向に
伸長する排液体５に接続されている。この線電極
３は、伝熱管１の表面２に凝縮付着した凝縮液を
引き出すものである。

又、螺旋状に巻回された線電極３の間には、金
属板を曲げ加工してなる面電極４が支持体１１に
固定され、下端１３は排液体５に接続されてい
る。この面電極４の作用は次のとおりである。

面電極４は伝熱管１の表面２に付着した凝縮液
を滴状化するとともに、後述のように成長した液
滴を面電極４に付着させて伝熱管１から除去させ
る作用を有する。面電極４の少なくとも内側１４
には、第２図に示すようにテフロン、ワニスなど
の絶縁体によりコーテイングされた絶縁膜１５が
形成されている。絶縁膜１５が形成されている理
由は、次のとおりである。

熱媒体がフロンの場合、その蒸気の電気抵抗は
10¹⁷Ω／cmであり、液体の電気抵抗は10¹²Ω／cm
である。絶縁膜１５がテフロンの場合、その電気
抵抗は10¹⁴Ω／cmである。つまり、熱媒体の蒸気
の電気抵抗をR₁とし、絶縁膜１５の電気抵抗を
R₂とし、熱媒体の液体（凝縮液）の電気抵抗を
R₃とした場合において、R₁＞R₂＞R₃の大小関係
がある。

面電極４と伝熱管１間に高電圧をかけると、面
電極４と伝熱管１の間に電場が形成され、この電
場により凝縮液１６の分子に面電極４側に引く力
が作用し、凝縮液１６は滴状化される。この液滴
が成長して絶縁膜１５に到達すると、凝縮液１６
と面電極４の間、つまり絶縁膜１５に電場が形成
されるものとなり、凝縮液１６の分子に作用して
いた電場による力が消滅し、凝縮液は重力により
落下する。

以上のような電場の変化を応用した本発明の一
実施例の作用は、次のとおりである。

伝熱管１を一方の電極とし、且つ面電極４を他
方の電極として高電圧をかける。この電場により
凝縮液１６の分子に力が作用し、伝熱管１の表面
２の凝縮液の多くは線電極３に引き出され、遠心
力により線電極３に沿つて流れ排液体５に連絡さ
れ、排液体５に沿つて下方に流れる。

線電極３に引き出されない凝縮液１６は、第２
図に示すように、面電極４と対向する伝熱管１の
表面２において液滴となる。液滴となることによ
り、伝熱管１の表面２に液膜の薄い露出部分１７
ができ、新たな凝縮が進み伝熱が促進される。こ
の凝縮液１６の液滴は、第３図イ，ロ，ハに示す
ような過程を経て、伝熱管１から除去される。こ
こで、第３図において鎖線は電気力線を示す。

凝縮液の液滴は第３図イに示すように次第に成
長し、第３図ロに示すように液滴１６が絶縁膜１
５に到達すると凝縮液１６と面電極４の間、つま
り絶縁膜１５に電場が形成されるものとなり、凝
縮液１６の分子に作用していた電場による力が消
滅し、凝縮液は重力により落下したり、面電極４
を伝わつて排液体５に沿つて下方に流れる。本実
施例では、面電極４の下端部１８が螺旋状に下方
に傾斜して形成されており、重力により面電極４
の下端部１８に集まつた凝縮液が遠心力により移
動し、排液体５に連絡される。

尚、上記実施例に本発明が限定されるものでは
ない。例えば、面電極は排液体に連絡されていな
いものも、下端部に傾斜がないものも含むもので
ある。

又、本発明の伝熱促進装置は、線電極と面電極
とを組合わせた構造のものに限定されるものでは
なく、面電極だけが設けられた構造も含むもので
ある。

更に、面電極の内側に絶縁体がコーテイングさ
れているものに限定されず、例えば面電極の表面
全体に絶縁体がコーテイングされているものも含
む。

発明の効果 本発明は、面電極の少なくとも内側が絶縁体に
よりコーテイングされて絶縁膜が形成されてい
る。このため、伝熱管の表面に形成された液滴が
徐々に成長し、面電極に接触するまで拡大したと
しても、液滴が面電極に接触した途端に、電場に
よる作用力を失つて重力による自然落下を生ず
る。

従つて、面電極と対向する伝熱管の表面におい
て凝縮液に覆われない露出部分を常に広く維持で
き、伝熱促進効果を向上させることができるもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の斜視図である。
第２図は、第１図の要部の断面図である。第３図
イ，ロ，ハは、第１図の実施例の作用過程を示す
一部断面図である。第４図は、凝縮熱交換器の断
面図である。第５図は、出願中の技術の斜視図で
ある。 １：伝熱管、２：表面、４：面電極、６：凝縮
熱交換器、１２：排液体、１４：内側、１５：絶
縁膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 凝縮熱交換器内に縦置に設けられ、熱媒体の
   蒸気の潜熱が放出される伝熱管と、該伝熱管の周
   囲に設けられた線電極と、該線電極の巻回された
   位置を除く伝熱管の周囲に設けられた面電極とを
   備え、該線電極及び面電極を一方の電極に、且つ
   前記伝熱管を他方の電極にし、両者の間に高電圧
   をかけて伝熱管の表面に付着した前記熱媒体の凝
   縮液を線電極に引き出すとともに、前記面電極に
   対向した伝熱管表面の凝縮液を滴状化するように
   した電場による伝熱促進装置において、 前記面電極の少なくとも伝熱管に対向した内側
   が絶縁体によりコーテイングされ、絶縁膜が形成
   されており、 熱媒体の蒸気の電気抵抗をR₁とし、絶縁膜１
   ５の電気抵抗をR₂とし、熱媒体の液体（凝縮液）
   の電気抵抗をR₃とした場合、 R₁＞R₂＞R₃ となつていることを特徴とする電場による伝熱促
   進装置。