JPH10185464A - 両面規正流下による熱交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 比較的温度差の少ない熱媒体にも効率よく使
用でき、大量の熱媒体を取り扱える、単純な構造をした
管理の容易な安価な熱交換装置を提供すること。 【構成】 傾斜して設置された隔壁（１）の表側と裏側
のそれぞれの表面に、複数の液体移動拘束路（２ａ、２
ｂ）を斜め方向に隔壁の表裏で互いに交差させ間隔をあ
けてすじ状に設け、隔壁の傾斜を利用し隔壁両端からそ
れぞれ隔壁両面の液体移動拘束路を伝って２種類の熱媒
体を流し、隔壁を介しこれら熱媒体の間で熱交換を行な
う両面規正流下による熱交換装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、傾斜した姿勢で設置さ
れた隔壁の両側表面に沿って流体を拘束しながら流す規
正流下装置、とりわけ、隔壁の表側表面と裏側表面に沿
って熱媒体を規正流下させながら熱交換を行なう熱交換
装置に係る。

【０００２】

【従来の技術】隔壁表面に設けた保液性部分に沿って規
正された状態で流体を流す流下規正シートについては、
本件出願人により様々なものが試作されている。このシ
ートの構造原理を利用し、シートの両側表面に同じよう
な流下規正路を形成してシート両側表面に熱媒体を流す
形式の熱交換装置についても検討されてきている。しか
しながら、このシート熱交換方式は２つの熱媒体を同一
方向に流下させるため、効率の良い熱交換を行なえない
固有の欠点を有している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】こうした従来技術の欠
点を解消する具体策として、例えば、本件出願人と同一
の名義人による実願平５−８３４５号に記載の対向流下
式熱交換装置を利用することができる。しかしながらこ
の熱交換装置は、大量の低温熱媒体を取り扱う熱交換装
置としては必ずしも満足のいく結果が得られていない。
本発明の目的は、比較的温度差の少ない熱媒体にも効率
よく使用でき、大量の熱媒体を取り扱える、単純な構造
をした管理の容易な安価な熱交換装置を提供することに
ある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、傾斜し
て設置された隔壁の表側と裏側のそれぞれの表面に、複
数の液体移動拘束路を斜め方向に隔壁の表裏で互いに交
差させ間隔をあけてすじ状に設け、隔壁の傾斜を利用し
隔壁両端からそれぞれ隔壁両面の液体移動拘束路を伝っ
て２種類の熱媒体を流し、隔壁を介しこれら熱媒体の間
で熱交換を行なう両面規正流下による熱交換装置が得ら
れる。

【０００５】

【作用および発明の効果】傾斜して設置された隔壁の両
側の表面に斜め方向に横向きに片勾配の液体移動拘束路
を設けているため、隔壁表側の一方の側部側付近の液体
移動拘束路端部に供給された流体は液体移動拘束路に沿
って当該液体移動拘束路の他方の端部に向けて横に移動
し、同時に、隔壁裏側の一方の端部側付近の液体移動拘
束路端部に供給された流体は液体移動拘束路に沿って当
該液体移動拘束路の他方の端部に向けて横に移動し、結
果的に、一枚の隔壁を挟んで２種類の流体は対向する関
係に横に移動し隔壁を挟んだ熱交換が行なわれる。

【０００６】単純な一枚の隔壁の両側に対向する関係に
流体を横移動させる構成を取り入れているため、隔壁の
長さおよび枚数を適宜選択すれば交換熱量／処理流量に
見合う能力の熱交換装置を自由に製造することができ
る。

【０００７】

【実施例】以下、添付図面に沿って本発明の実施例につ
き詳細に説明する。図１は、本発明に係る熱交換装置の
基本構造を示す説明図である。図１に示す熱交換装置
は、傾斜して設置される隔壁１と、この隔壁の表側と裏
側のそれぞれの表面に設けられた液体移動拘束路２ａ、
２ｂを備えている。前記隔壁１は、ステンレスや焼付け
塗装鉄板等の金属板、樹脂被覆金属板、樹脂シート、積
層樹脂シート、蒸着またはホイルの形態の金属層が樹脂
隔壁の少なくとも一方の表面に張り付けられている複合
樹脂シート、樹脂層と織布の積層シート、樹脂層と不織
布または編布の積層シートから構成することができる。
その他、ガラス板、各種の建材ボード、屋根材等を隔壁
として利用することができる。それ自体では自立し得な
いシート等の可撓性材料を隔壁として利用する場合、フ
レーム枠を用いて緊張状態に張り付けることができる。
隔壁は必ずしも平面でなくともよく、湾曲させたり一部
を屈曲させて利用することもできる。

【０００８】前記液体移動拘束路２ａ、２ｂは、それぞ
れの隔壁表面にあって隔壁の表裏で互いに交差するよう
に斜め方向に間隔をあけて配置されている。図１はこの
すじ状の交差配列の具体例を示している。隔壁は水平で
なく傾斜しているため一定の片勾配のある液体移動拘束
路が形成され、隔壁両端からそれぞれ隔壁両面の液体移
動拘束路を伝って少なくとも２種類の熱媒体を流し、隔
壁を介しこれら熱媒体の間で熱交換が行なわれる。図１
を参照しながら具体的に説明すると、隔壁の表側表面に
設けた液体移動拘束路２ａの右側端部に供給された熱媒
体は液体移動拘束路２ａに沿ってこれら液体移動拘束路
の左側端部に向けて横に移動し、同時に、隔壁の裏側表
面に設けた液体移動拘束路２ｂの左側端部に供給された
熱媒体は液体移動拘束路２ｂに沿ってこれら液体移動拘
束路の右側端部に向けて横に移動し、結果的に、一枚の
隔壁を挟んで少なくとも２種類の流体は対向する関係に
横に移動し隔壁を挟んだ熱交換が行なわれる。ここで、
「少なくとも２種類」とした理由は、液体移動拘束路が
複数設置されているため、これら液体移動拘束路毎に異
なる熱媒体を流下させることの可能性を示唆する目的で
使用したものである。

【０００９】図２は、隔壁１の一方の端部、すなわち左
側の端部を折り返して隔壁裏側の液体移動拘束路２ｂが
隔壁表側に露出するようにした状態を示している。この
ように端部を変形させておけば、露出した隔壁裏側の液
体移動拘束路２ｂに直接に熱媒体を供給し隔壁裏側に廻
り込ますことができる。また、隔壁表側の液体移動拘束
路２ａには右側の端部に直接に熱媒体を供給すればよ
い。このように構成すれば、シートの表側に熱媒体の供
給配管系を配置でき設備面で都合がよい。

【００１０】図２では、例えば、熱媒体液は隔壁上方に
配置した多孔ノズルパイプ３ａ、３ｂから隔壁上に放出
して供給されるが、別段この構成にのみ限定されるわけ
ではない。シート端部を多孔ノズルパイプに巻き付ける
こともできる。また、隔壁表面に接着された液体吸収性
に富む液体移動拘束路の保液材を隔壁の端面と熱媒体供
給手段との間に掛け渡す形態で配置し、隔壁上の液体移
動拘束路と熱媒体供給手段との間を接続することもでき
る。

【００１１】図３は、図２に示す隔壁を上下に間隔を置
いて積層した構造例を示している。図示の積層隔壁は、
左側端部が棚状に配列され、右側端部が階段状に横に延
長され、熱媒体を分配し易いように工夫されている。

【００１２】図４は、液体移動拘束路の構造例を示す一
部断面斜視図である。図示の液体移動拘束路はテープか
ら構成されている。このテープは、疎液性材料からなる
基材ストリップ４を備えている。この基材ストリップ４
の一方の側の表面は隔壁１に接着されている。基材スト
リップ４の反対側の表面には液体吸収性に富む保液材５
が接着されている。さらに、この保液材５の表面には疎
液性材料からなるカバーストリップ６が接着されてい
る。保液材の側部は、図４に示す例では両側が露出して
いる。保液材の側縁は基材ストリップの側縁より内側に
距離を置いて配置されている。基材ストリップおよび／
またはカバーストリップは金属薄板から構成することが
できる。

【００１３】図５は、前記基材ストリップ４の下部とカ
バーストリップ６の下部が互いに連結され、保液材の一
方の側部を隠蔽し他方の側部を解放し、この保液材の解
放側の側縁を基材ストリップの側縁より距離を置いて内
側に配置した液体移動拘束路の変更例が示されている。

【００１４】前述の如く構成することにより、保液材に
沿って移動する熱媒体はその殆どの部分が隠蔽された経
路内を移動し、露出する部分は側縁に沿った部分に限ら
れる。従って、熱媒体の露出面積が大幅に減り熱媒体の
蒸発は抑制され、潜熱損失量が減少する。保液材内に残
留する空気は流下する熱媒体により圧縮されると保液材
側部の開放縁から排気され、また流量が多過ぎたり過度
の圧力がかかる場合、熱媒体は解放縁から流出するが、
露出する保液材の側縁を基材ストリップの側縁より内側
に距離をあけて配置しているため流出した熱媒体はこの
流出縁に沿って収束した状態で流下する傾向を示し、基
材ストリップの接着端面に接触することが少ない。従っ
て、基材ストリップ固定用の接着剤の層に熱媒体が接触
しにくく基材ストリップは剥離しにくくなる。

【００１５】図６は、隔壁表面に接着された繊維質層
と、この繊維質層の一部を露出させた状態で覆う疎液性
材料とでなる液体移動拘束路１の変更例を示している。
図示の液体移動拘束路は、隔壁１の表面に設けた繊維質
層７と、繊維質層７の表面に接着した接着被覆層８から
構成されている。接着被覆層８は繊維質層７に圧密浸透
したすじ状の部分９と、繊維質層に適度に接着したすじ
状の部分１０から構成され、部分９とこれに隣接する下
側の部分１０との間には繊維質層の露出部分１１がすじ
状に形成されている。こうして、部分９、１０、１１が
交互に並ぶ液体移動拘束路が形成される。

【００１６】前記部分９、１０は、例えば、流動状接着
剤を繊維質層の表面にすじ状に流し、ローラにより転圧
して形成することができる。流動状接着剤には、溶融プ
ラスチックを使用することができる。

【００１７】前述した液体移動拘束路は他にも様々な構
造のものを使用することができる。例えば、疎液性の縦
糸と横糸を使用して織られた織布生地とこの織布生地の
縦糸に加えて織り込まれた親液性の縦糸の密集したすじ
状の部分の交互に並ぶ液体移動拘束性能を備えた織布
（図示せず）を利用することもできる。前記織布生地の
部分と親液性の縦糸の密集した部分が凹凸面を形成する
ようにもできる。

【００１８】疎液性の縦糸と横糸を使用して織られた織
布生地は、糸そのものは撥水性を示すが、織布生地に接
触する熱媒体液は織り目に浸透するため、織布生地その
ものはある程度の保液性を備えている。この織布生地に
織り込まれた親液性の縦糸の密集したすじ状の部分は、
織布生地に比較してより顕著な保液性を示し、両者の間
には保液性の違いによる境界域が形成されている。

【００１９】前述の如く構成することにより、織布生地
に織り込まれた親液性縦糸のすじ状の部分に熱媒体液を
供給すると、このすじ状の部分は熱媒体液を速やかに吸
収し、熱媒体液はすじ状の部分に沿って移動していく。
移動する途中の熱媒体は隣接する織布生地の織り目に侵
入し、この織布生地の部分に沿って流下していく。結果
的に、流量の多い流下経路とこれら流量の多い流下経路
の間に位置する比較的流量の少ない流下経路が隣接して
形成され、強い流れの部分と弱い流れの部分が交互に分
布する平面流が形成される。

【００２０】これに対し、織布生地の部分に熱媒体を供
給すると、この織布生地部分の織り目に捕捉された熱媒
体は織布生地部分に沿って流下していくが、隣接する親
水性縦糸の密集したすじ状の部分にも速やかに吸収さ
れ、織布生地に沿った主流とすじ状の部分に沿った副流
が形成される。

【００２１】前述した構造の織布生地は、隔壁の両側に
配置される。例えば、隔壁にはゴムや樹脂材料からなる
防液性シートを使用することができる。これとは別に、
織布生地の一方の表面に防液性のある合成樹脂シートま
たは別の織布を接着しておき、あるいは生地表面にゴム
や樹脂材料をコーティング加工しておき、このコーティ
ング層に前述したテープ状拘束路を接着することができ
る。また、コーティング層の表面に繊維質層を新たに接
着し、この繊維質層を疎液性材料で部分的に覆う加工を
施すこともできる。

【００２２】前記織布には、例えば、アクリル布地、ポ
リエステル生地を使用することができる。また合成樹脂
シートには、ポリエチレン、塩化ビニリデン、ポリエス
テル、アクリル、塩ビ、フッ化ビニル、フッ化エチレン
−フッ化プロピレン、フッ化エチレン−エチレン、その
他の含フッ素樹脂を使用することができる。

【００２３】前述の如く構成すれば、いたって簡単迅速
に実施できる親液性縦糸の織込み／打込み加工により、
保液性に富む部分とこの部分よりも比較的保液性に劣る
部分が造作され、これら両方の部分の境界域が保液性の
転移領域となり移動拘束路が形成される。保液性の転移
境界線を明確に形成すれば熱媒体の拘束効果は高まる
が、高い流下精度を必要としない場合には転移領域の輪
郭は明確でなくてもよく、流下熱媒体の拘束程度をある
程度自由に設定することができ、即時的に需要家の要求
に見合う規正織布を連続的に製造することができる。

【００２４】前述した構造の熱交換装置は、前記隔壁の
表側表面に設けた液体移動拘束路の露出繊維質層を降雪
粒子の搬走路として利用したり、水耕栽培用の栽培床と
して活用することができる。また熱媒体液は複数のもの
を同時に取り扱えるが、これら熱媒体液には表面活性剤
を含有する液体、水耕栽培液、新鮮な海水、廃棄海水、
温水廃液等がある。

【００２５】本発明に係る熱交換装置は、プール水の加
熱（各種学校、民間施設等の屋内外プールの加熱）、ボ
イラー予熱（厨房施設、浴場等の各種給湯予熱）、栽培
漁業施設での海水の加熱（飼育槽に供給する冬期循環海
水の加熱）、洗浄施設での給水加熱（航空機やＪＲ新幹
線車両の冬期洗浄水の低温加熱）、微生物利用浄化槽の
処理水加熱、施設栽培農業での加温（ぶどう、メロン等
の温室、ハウスの加温）、構築物屋根の冷却、純水製造
用集熱器、太陽熱集熱器、放熱器／蒸発器／濃縮器、融
雪器、水耕栽培床等の構成素材として利用することがで
きる。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、隔壁の上側表面に供給
される熱媒体液は隔壁表面に載った状態で移動するため
大量の熱媒体を流すことができる。また隔壁が垂直でな
く傾斜して設置されているため、隔壁の裏側の持つ保液
性能により比較的大量の熱媒体を付着したままの状態で
移動させることができる。隔壁両側に接触した熱媒体液
の総量は垂直タイプのものに比べて多く、大量の熱媒体
の熱交換処理を行なうことができる。従って、差温の小
さな熱媒体相互の熱交換も効率よく行なうことができ
る。構造も単純であり、取扱いが容易である。価格も安
い利点が奏される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る熱交換装置の基本原理を示す斜視
説明図。

【図２】隔壁端部を折り返して構成した熱媒体供給部の
構造を示す斜視説明図。

【図３】積層熱交換装置の基本原理を示す斜視説明図。

【図４】接着テープの形態をした液体移動拘束路の一例
を示す断面説明図。

【図５】接着テープの形態をした液体移動拘束路の変更
例を示す断面説明図。

【図６】液体移動拘束路の他の例を示す断面説明図。

【符号の説明】

１ 隔壁 ２ａ、２ｂ 液体移動拘束路 ３ａ、３ｂ 多孔ノズルパイプ ４ 基材ストリップ ５ 保液材 ６ カバーストリップ ７ 繊維質層 ８ 接着被覆層 ９ 圧密浸透したすじ状の部分 １０ 隣接する下側の部分 １１ 繊維質層の露出部分

Claims (25)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 傾斜して設置された隔壁の表側と裏側の
   それぞれの表面に、複数の液体移動拘束路を斜め方向に
   隔壁の表裏で互いに交差させ間隔をあけてすじ状に設
   け、隔壁の傾斜を利用し隔壁両端からそれぞれ隔壁両面
   の液体移動拘束路を伝って２種類の熱媒体を流し、隔壁
   を介しこれら熱媒体の間で熱交換を行なう両面規正流下
   による熱交換装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載された両面規正流下によ
   る熱交換装置において、前記隔壁は上下に間隔を置いて
   積層されている両面規正流下による熱交換装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載された両面規正流下によ
   る熱交換装置において、前記隔壁は一方の端部を折り返
   して隔壁裏側の液体移動拘束路が隔壁表側に露出するよ
   うにされ、露出した隔壁裏側の液体移動拘束路に熱媒体
   を供給し隔壁裏側に廻り込ませるようにして使用される
   両面規正流下による熱交換装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載された両面規正流下によ
   る熱交換装置において、前記液体移動拘束路は、隔壁表
   面に接着された液体吸収性に富む保液材からなる両面規
   正流下による熱交換装置。
5. 【請求項５】 請求項１に記載された両面規正流下によ
   る熱交換装置において、前記液体移動拘束路は、隔壁表
   面に接着された疎液性材料からなる基材ストリップと、
   基材ストリップの反対側の表面に接着された液体吸収性
   に富む保液材と、この保液材の表面に接着された疎液性
   材料からなるカバーストリップとを有する両面規正流下
   による熱交換装置。
6. 【請求項６】 請求項５に記載された両面規正流下によ
   る熱交換装置において、前記保液材は少なくとも一方の
   側部が露出し、この露出する保液材の側縁を基材ストリ
   ップの側縁より内側に間隔をあけて配置した両面規正流
   下による熱交換装置。
7. 【請求項７】 請求項５に記載された両面規正流下によ
   る熱交換装置において、前記基材ストリップとカバース
   トリップの一方の側縁部が互いに連結され、保液材の一
   方の側部を隠蔽し他方の側部を開放してなる両面規正流
   下による熱交換装置。
8. 【請求項８】 請求項５に記載された両面規正流下によ
   る熱交換装置において、前記基材ストリップおよび／ま
   たはカバーストリップが金属薄板から構成されている両
   面規正流下による熱交換装置。
9. 【請求項９】 請求項１に記載された両面規正流下によ
   る熱交換装置において、前記液体移動拘束路は、隔壁表
   面に接着された繊維質層と、この繊維質層の一部を露出
   させた状態で覆う疎液性材料とでなる両面規正流下によ
   る熱交換装置。
10. 【請求項１０】 請求項８に記載された両面規正流下に
    よる熱交換装置において、前記疎液性材料は繊維質層を
    圧密状態に固定するすじ状の接着遮断層と、この接着遮
    断層に隣接し且つ接着遮断層に一部が連続した繊維質層
    を覆う接着被覆層とを備え、この接着被覆層に隣接する
    別の接着遮断層との間に繊維質層をすじ状に露出させて
    なる両面規正流下による熱交換装置。
11. 【請求項１１】 請求項１から１０の何れか一つに記載
    された両面規正流下による熱交換装置において、前記隔
    壁がステンレスや焼付け塗装鉄板等の金属板、または樹
    脂被覆金属板からなる両面規正流下による熱交換装置。
12. 【請求項１２】 請求項１から１０の何れか一つに記載
    された両面規正流下による熱交換装置において、前記隔
    壁が１枚の樹脂シートまたは積層樹脂シートからなり、
    蒸着またはホイルの形態の金属層が樹脂隔壁の少なくと
    も１つの表面に張り付けられている両面規正流下による
    熱交換装置。
13. 【請求項１３】 請求項１から１０の何れか一つに記載
    された両面規正流下による熱交換装置において、前記隔
    壁が樹脂層と織布の積層シートからなる両面規正流下に
    よる熱交換装置。
14. 【請求項１４】 請求項１から１０の何れか一つに記載
    された両面規正流下による熱交換装置において、前記隔
    壁が樹脂層と不織布または編布の積層シートからなる両
    面規正流下による熱交換装置。
15. 【請求項１５】 請求項１３に記載された両面規正流下
    による熱交換装置において、前記織布が、疎液性の縦糸
    と横糸を使用して織られた生地からなり、この織布生地
    の縦糸に加えて親液性の縦糸の密集した部分をすじ状に
    織り込み、疎液性の織布生地の部分と親液性の縦糸の密
    集した部分を間隔を置いて交互に設けてなる熱媒体液の
    両面規正流下による熱交換装置。
16. 【請求項１６】 請求項１３に記載された熱媒体液の両
    面規正流下による熱交換装置において、前記織布生地
    は、防液性シート層を挟んでその両側の表面に接着され
    ている熱媒体液の両面規正流下による熱交換装置。
17. 【請求項１７】 請求項１６に記載された熱媒体液の両
    面規正流下による熱交換装置において、前記織布生地の
    部分と親液性の縦糸の密集した部分が凹凸面を形成して
    いる熱媒体液の両面規正流下による熱交換装置。
18. 【請求項１８】 請求項９に記載された両面規正流下に
    よる熱交換装置において、前記隔壁の表側表面に設けた
    液体移動拘束路の露出繊維質層が降雪粒子の搬走路とし
    て利用される両面規正流下による熱交換装置。
19. 【請求項１９】 請求項９に記載された両面規正流下に
    よる熱交換装置において、前記露出繊維質層が水耕栽培
    用の栽培床として利用される両面規正流下による熱交換
    装置。
20. 【請求項２０】 請求項１に記載された両面規正流下に
    よる熱交換装置において、前記熱媒体の少なくとも一方
    が表面活性剤を含有する液体である両面規正流下による
    熱交換装置。
21. 【請求項２１】 請求項１に記載された両面規正流下に
    よる熱交換装置において、前記熱媒体の少なくとも一方
    が水耕栽培液である両面規正流下による熱交換装置。
22. 【請求項２２】 請求項１に記載された両面規正流下に
    よる熱交換装置において、前記熱媒体の一方が海域から
    導入される新鮮な海水であり、他方の熱媒体が廃棄海水
    である両面規正流下による熱交換装置。
23. 【請求項２３】 請求項１に記載された両面規正流下に
    よる熱交換装置において、前記隔壁の表側表面が太陽熱
    の集熱面を形成している両面規正流下による熱交換装
    置。
24. 【請求項２４】 請求項１に記載された両面規正流下に
    よる熱交換装置において、前記隔壁の表側表面が放熱面
    を形成している両面規正流下による熱交換装置。
25. 【請求項２５】 請求項１に記載された両面規正流下に
    よる熱交換装置において、前記隔壁の表側表面が融雪面
    を形成している両面規正流下による熱交換装置。