JPS58214784A - 熱交換要素及び蓄熱器 - 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】 チック製のコイルに巻かれた管から形成された熱変俟要
素に関するものであり、また、この熱交換要素が使用さ
れている蓄熱器にも関するものである。

グラスチック管から熱交換器を構成することは、既に提
案されている。例えば、フランス特許第コ，２デｊ，Ｊ
　？　’　：コ，Ｊ　ＩＩ＆，！　、ｔ　９及びコ，３
６コ，３５ｓ号を参照のこと。しかしながら、これらは
、いずれも、本発明による熱交換要素には似ていない。

本発明は、加熱又は冷却されるべ自流体がその内部を通
過させられるグラスチック管の群から形成され，６管が
、その長さの大部分の上に廷びている１個のコイルに巻
かれている部分と、一個の端部部分とから成立っており
、コイルに巻かれた部分は相互に横方向に重なり合って
おり、また、重なり合っているコイルに巻かれた管の群
の同一の１１１１の上に置かれている端部部分が後方へ
曲げられると共に群の中に，隣接する重なっているコイ
ルの６対によって境界を定められているレンズ状の横断
面の容積の中において再び導入され，他の端部品分と同
じ側の上において群から出て行き、このようにして、後
方へ曲けられた端部品分が、管の群を密着したユニット
に保持するようにした熱交換要素に関するものである。

コイルに巻かれた部分は、本質的にら旋形であり、す、
なわち、それらの部分が直角円筒に内接する巻きを有す
ることもでき、あるいは、それらの部分が，うず巻へ状
又はねじられたコーイルであること、すなわち、それら
の部分が相互にわずかに片寄らされている巻きをもする
こと屯できる。このうす巻き状又はねじられたコイルの
形状は、若しも、本発明による要素が煙から熱を回収す
るための装置の中に使用されるならば有利である。なぜ
ならば、この要素は、管の外側を循環する流体に増加さ
れた前部表面を提供するからである。

コイルに巻かれた部分の巻金方向は、同２であって良い
が，しかしながら、一個の隣接するコイルの巻外方向は
、好適には、反対であることが望ましい。なぜならば、
これは重なり合わせを容易とし、相互に重なり合ってい
る巻きに圧迫効果を有しており、これがユニットの密着
に寄与するからである。

管を製造するために使用されるべきグラスチックの選択
は，直面する特別の応用に依存しており，％に、管が露
出されるべき温度及び媒体に依存する。しかしながら、
一つの流体を他の流体によって加熱するために本発明に
よる要素を使用することは、全く可能であり、また、そ
の温度がグラステックの制限使用温度よりもより高くて
も良い。このことは、後に、詳細に説明する。使用され
ることのできるプラスチックの例は，架橋結合されたボ
リエテレ／、ポリテドラフロオルエチレン、ポリアミド
、塩化ビニル、ポリプロピレンなどである。

本発明による要素を構成している管を製造するためには
大部分の場合に、選択されたグラスチックの直線状の管
を、適当な直径の呵゛筒形マンドレルの上において、管
のコイルに巻かれた部分を形成するために巻くことで十
分である。一般に、コイルの巻きは、実質的に密接し、
又は、はんのわずかな距離を離されるだけである。この
コイルの両側上には、管の端部部分を形成すべきである
直線状部分を残すこともできる。しかしながら、好適に
は、これらの端部部分の一つは、マンドレルの上ででは
あるが、しかしながら、コイルに巻かれた部分のピッチ
よりも。

はるかにより大きなピッチで巻かれ、この端部部分に、
あるうす巻き特性を与えるようにする。

事実、この手順に従って、若しも、要素が、引続いて、
管の群の密着を維持するために、管のわずかにうず巻性
状の端部部分を使用して適合されるならば、管のコイル
に巻かれた部分に、推奨されるうす巻き状又はねじられ
た輪郭が与えられることが分かった。これがなされた時
に。

グラスチックの樗類に応じて、全体が熱処理又は化学処
理を受けるが、その効果は、管の形状を固定するためで
あり、この後に、管をマンドレルから取去ることで十分
である。

管は、非常に広く変動する寸法な持つことかで色る。例
えば、参〜／４’ｌｌ罵の直径を有している管を使用し
、これらの管を６個又はそれ以上の管の群を形成するよ
うに組立てることもできる。一般に、管が薄くなればな
る程、また、コイルに巻かれた部分の直径が小さくなれ
ばなる程、本発明による要素の単位容積当たりの熱交換
表面は、益々犬色〈なり、その効率は益々犬きくなる。

本発明は、また１本発明による要素を使用することによ
って高温流体から熱を回収するための蓄熱装置にも関す
るものであるが、この装置は、その温度が管を構成して
いるグラスチックの制限使用温度をはるかに越している
高温流体と共に使用することのできることを、特徴とす
るものである。

実際１本出願人は、管が溶融することを防止するために
、若しも、何らの過熱箇所も生じないような準備、特に
、金属管と、高温流体が通過する要素の部分の上のゲラ
ステック管との間に何らの接触もないような準備がされ
るならば、また、若しも、蓄熱器が、高温流体に関する
熱交換係数が、管を構成しているプラスチックの温度に
対して十分に低いように設計され、この高温流体がＩＩ
記管の中を循環する流体によって、その制限使用温度を
超過しないように冷却されるならば、この型式の応用が
可能であることを発見した。

この型式の蓄熱器は、％に、燃料油又はガスによって燃
焼される加熱ボイラと組合わされ、燃料油又はガスの燃
焼によって生成される煙の中に保持されている熱を回収
するため、従って。

エネルギーを節減するために、使用されることができる
。回収された熱は、例えは、放熱器から来る比較的に低
温度の水を、その水がボイラにもどる前に加熱するため
に、又は、清潔な水を予熱するために、あるいは、燃焼
空気を予熱するために、使用することができる。

工業的応用は、工業用炉又は乾燥機の流出物からの熱の
、燃焼空気又は希釈空気を予熱するための回収であるこ
ともできる。

一般に、本発明による要素は、任意の凝縮型式の蓄熱器
の中、すなわち、高温流体の潜熱及び顕熱の大部分を回
収する任意の蓄熱器において有利に使用されることがで
きる。

本発明による要素は、また、例えば、川又は同様のもの
の水の中に直接的に導入されることのできる熱ポンプの
蒸発器として使用されることもできる。

以下の、何ら制限するものではない実織例によって与え
られる添附図面に関する本発明の説明は、本発明がどの
ように実鉋されるかを明らかに理解することを可能とさ
せるものである。

無輪、図面及び説明の両方から出て来る特徴は、本発明
の一部分を構成する本のである。

まず、第１〜Ｊ図は、本発明による熱交換要素の／実織
例を示すものである。この要素ｌは、６個のプラスチッ
ク管コの群から成立っており。

それぞれの管は、その長さの大部分の上に延びているコ
イルに巻かれた１個の部分３と、−個の端部部分り及び
Ｓとから成立っている。コイル３は、横方向に相互に重
なり合っており、すなわち、ある与えられたコイルの各
巻きは、隣接するコイルの一個の連続する巻角の間に差
し込まれている。隣接するコイルは、重ね合ゎせを容易
とさせるために、図示されるように、反対の巻き方向（
右手方向及び左手方向ンを有している。上方を向いてい
る端部部分りは、実質的に直線状であり、また、比較的
に短い長さのものである。それらの端部部分りは、管の
中を循環されるべき流体に対する出口継手に連結するよ
うに意図されている。その長さが要素の高さよりもより
大きいＭｅ部分５は、後方へ曲げられ、管の群の甲に、
各列の隣接する重なり合りでコイルによって境界を定め
られている実質的にレンズ状の横断面の容Ｍ乙の中にお
いて再び導入されている。これらの端部部分Ｓは、群の
すべてを通過し、端部部分りと同じ側から群から出てい
る。端部部分３は、わずかにうす巻き状であり、これに
よって、これら部分！がいったん後方へ曲けられ、群の
中に導入されると、それらの端部部分Ｓはコイルの上に
あるねじりを加え、図示されるように、コイルにわずか
にうず春色状の％性又はねじられた特性を与える。

無輪、若しも、まっすぐのコイルを持つこと、すなわち
、ら旋形のコイルを持つことが希望されるならば、実質
的に直線状の端部品分ｊを使用することで十分である。

端ｅ　部分’　はｈ管の中を循環されるべ睡流体に対す
る分配器に連結されることを意図されている。得られた
要素は、密着しており、また、例えば、その端部部分り
及びＳによって、コイルの重なり合いを破壊することな
しに、要素を採り上げることが可能でおる。このことは
、熱交換要素の取扱い及び引続く取付けを容易とさせる
。

例示のために、／コ朋の外径、ｌ０ｔＮの内径、デθθ
絹の高さを有している６本の管から形成された要素が製
造された。コイルの直径は、／７０龍であり、要素の直
径は約ダ３０尻講であった。端部部分ｊによって加えら
れたねじりが、コイルＪの頂部と底部との間において約
ｂｏ０の回転を生じさせた。

第参図は、本発明による熱交換器の要素／／を示すが、
これはコシ本のプラスチック管コから成立っている。仁
の要素／／ｒｉ、前述の要素から、６本の基本的管から
成立っている要素ｌに、一個の同心の管の「円」コの追
加によって作られている。

一般に、本発明による要素の熱交換表面を、その周辺に
他の管の容易な且つ迅速な追加によって増加させること
は、容易に可能である。

文字り及びＧは、コイルの巻角方向が、それぞれ、「右
手方向」及び「左手方向」であることを意味するもので
おる。

要素／ｌは、要素／よりも、より著しくこしんまりとし
ており、それ故、ある高い交換効率が望まれているある
種の応用に対して有利であることがあり得る。

第！ｆ〜７図は、高温度の煙又はガスからの熱を回収す
るための蓄熱装置−〇を示すものである。

この蓄熱器ＪＯＦｉ、高温ガスに対するステンレス鋼人
口コｌと、冷却されたガスに対するステンレス鋼出口２
−とから成立っており、前記入口コｌ及び出口ココは、
それぞれ、直角に溶接された一個の管から成立っている
。ｌ−２゜′離れている金属管部の３個の柱コ３が、入
ロコｌ及び出口ココに溶接されているが、それらの目的
は、入口コｌと出口ＪＪとの間における分離を維持する
ことにある。第１〜３図の要素ｌのような本発明による
要素が、入口コン、出口ココ及び柱コＪによって境界を
定められた容積の中に配置されているが、構成要素の管
は、架橋結合ボリエテレ／から形成されている。図を簡
単化するために、この要素は、単に略図で示されている
だけである。要素／ｒｉ、高温度に耐える、例えば、ポ
リテトジフロオルエチレンのような重合オ料製のたわみ
可能な不浸透性のスリーブ２ダの中に配置されているが
、このスリーブ２ダば、入０．２／及び出口ココにカラ
ーコｊ及び２乙によって取付けられている。要素ｌの管
の端部部分参及び！ｒｒｉ、入ロユ／の長さコ／ａの頂
部に取付けられた分配器集合器コアに連結されている。

この分配器集合器コアは。

単に、内部仕切り−ｇによって一個の室に分割されてい
る箱から成立っているだけである。

コブのような継手が箱２７の基部に、端部部分りを一つ
の室に連結し、端部部分！を他の呈に連結するために設
けられている。継手３０及び３／が、箱コアの頂部の上
に、加熱されるべき水の導入及び加熱された水の排出の
ために設けられている。要素ｌ及び構成部品コ／〜コデ
によって形成された組立体は、岩綿のような絶縁防料３
ユによって入念に包囲され、シェルを形成している。適
当に穴あけされたスクリーンＪ３及び絶縁体３ダが、継
手、２デの領域内に、継手が高温ガスに露出されること
を阻止するために設けられている。全体は、必要な開口
を設けられているプラスチック外被３Ｓの中に格納され
ている。凝縮物に対する吐出しオリフィス３６が出口コ
コの基部に設けられている。スリ（ めを確実にすることであり、戸時に、要素／を懸垂され
たままとすることにを与することにある。事実、スリー
ブコタハ、燃料油の燃焼からの湿った。酸性であるガス
又は煙が、岩綿に接触し、それを損傷させることを阻止
するために必要である。

また、このスリーブ２ダは１重なり合っている管の群を
保持することに寄与するが、この群は、管が高温である
時に１作動の間にたるむ傾向がある。上述の構成によっ
て、プラスチック管と、高温ガス又は煙に露出される金
属要素との間には何らの接触点もなく、これによって、
プラスチック管を損傷することので色るどのような過熱
箇所も避けられるようにする。高温ガスは、入口コｌに
おいて到達し、要素／ｌＡ遇し、出口ココにおいて再び
去る。熱論、若しも希望されるならば、高温ガスを出口
ココにおいて導入し、再び入口２／において排出するこ
と４１ＯＴ能である。

例として、本発明の蓄熱器は、約２５Ｏ℃に達すること
のあり得る温度の高温ガス又は煙と共に作動することが
できる。ＷＯ’０において、／、５ｏｏｌＪ／ｈ　　の
ｍ歌で入る水によって、ダ／、、７　′０の水が出口に
おいて得られた。熱論、より太―な温度増加が、より低
い流線で得られることがで色る。例えば、３ｏｏ１／ｈ
　　の流儀においてｒｔ、ｂ、ｂ”（Ｊの温度上昇が得
られる。温度増加は、大部分、煙からの回収される潜熱
から生ずる。

第Ｓ及びヲ図は、本発明による要素を使用した蓄熱器の
変形実施例を示すものである。

この蓄熱器ダＯは、ガスケットタコの介在によって一諸
に接合された２個のシェル半休ｔＩ／Ｌ及びｌＩ／ｂか
ら形成されている。各ンエル半体ダ／ａ、す／ｌ）　ｒ
ｉ、外側から内側へ、実質的に円筒形の外部の、例えば
、鋼又はプラスチックから作られた外被ｕｊ、高温度に
耐える１例えば、フオームから作られた絶縁ガスケット
４１り及び、例えば、シリコン−工２ストマー製の不浸
透２イニング４ＩＳから成立っている。ガス入口ダ６及
びガス出ロダ７が、シェル半休ψ／＆及び’ｆｌｂの上
に、それぞれ、設けられている。入ロダ６及び出ロダク
は、それぞれ、例えば、ステンレス鋼製の革−長さの管
から成立つており、。

また、それをパッキンダ弘の中に固着するためのフラン
クを設けられている。ライニ／グダ５は、入口ダ６及び
出ロダ７に連結されている。

シェル半休によって境界を定められる内部容積は、第１
〜３図によるような本発明による要素を収容する。この
実施例においては、要素／ｒｉ、管の端部を下方に向け
て置かれている。要素ｌを構成している管の入口端部及
び出口端部は。

それぞれ、分配器ｐｇ及び収集器≠９に連結されるが、
これらの両方は、蓄熱器の基部に置かれたさら状の凝縮
物回収器ＳＯＯ中に納められている。分配器ｐｇ及び収
集器ｌＩ９は、それぞれ、管ｊ／及びｓ２に連結されて
いるが、これらの管は、加熱されるべき水の導入及び高
温ガスによって加熱された水の排出を確実にする。

蓄熱器ＳＯは、オリフィスｊ３を設けられており、これ
を介して凝縮物が排出される。

シェル半休！／ａ　　ｔＩｊｂ　のパツキン４ＩｅＨ１
容易に射出成形又はフオーム・ブロックの形成技術によ
って得られることができる。ライニングａＳは、シリコ
ン・ゴム成分によってあらかじめ射出成形又は形成され
たフオームを被憶することによって、作られることかで
色る。

変形として、パッキンタタ及びライニングｉｔｓは、細
胞状ガラス・パツキンによって置換えられること本でき
るが、これは同時に、熱絶縁物、漏れ止め及び耐酸性の
特性を有している。

第５〜７図の実施例に対するように、要素／の管を損傷
させることので自ろ過熱箇所はなく１分配器及び収集器
と接触するガスは、既に、十分に冷却され％伺らの問題
も生じさせない。

第５及び９図の実施例は、第！ｒ〜７図の実施例よりも
、太景生産の場合に、構成するのに一層経済的であると
いう利点がある。

上述の実施例は、単なる例であること及びこれらの実〆
μ例を、本発明の髪旨から離れること無しに、特に、技
術的な均等物によって置換えることによって変形するこ
とのできることは、自明のところである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、６本の構成管から成立っている本発明による
熱交換要素を示す正面図、第２図は、第１図の要素の平
面図、第３図は、第１図の要素の、本発明の要素を構成
しているうす巻き状又はねじられた性質を示す部分斜視
図％埋り図は％２ｔＩ本の構成管から成立っている本発
明に１１（ よる要素の平面図％第Ｓ図は、本発明による蓄熱器の縦
断面図、第６図は第５図の線Ｖｌ−Ｖｌによる横断面図
、第７図は第Ｓ図の蓄熱器の構造の詳細を示亥正面図、
第Ｓ図は本発明による蓄熱器の他の実施例を示す縦断面
図、第９図は、第５図の線ＩＫ−Ｗによる横断面図であ
る。 ／、／／・・熱交換要素；コ・・プラスチック管；３・
・コイルに巻かれた部分；　＜＜、、１−・端部部分；
コＯ，ダＯ・・蓄熱器；２／・・入口：２コ・・出口；
：１ダ・・スリーブ；２ｓ、コロ・−カラー；　！／ａ
、４！／ｌ）　　−−シェル半体；ｔＩｊ・・ライニン
グ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ　加熱又は冷却されるべき流体が内側を通過させられ
   るプラスチック管（２）の群から形成され、各管（２）
   は、その長さの大部分の上を延びているコイルに巻かれ
   た７個の部分（３）と、−個の端部品分（４，！ｒ）と
   から成立っており、コイルに巻かれた部分（３）は、横
   方向に相互に重なり合っており、また、重なり合ってい
   るコイルの群の同じ側の上に置かれている管の端部部分
   （５）は、後方へ曲げられると共に隣接する重なり合っ
   ているコイルの各対によって境界を定められているレン
   ズ状の横断面の容積の中において前記管（２）の群の中
   に再び導入され且つ前記管（２）の群から管の他の端部
   部分（４）と同じ側から出て行！！！、更に、後方へ曲
   げられた端部品分（５）が、このようにして、管（２）
   の群を密接したユニットに一諸に保持するようにしたこ
   とを特徴とする熱交換要素。 ユ　コイルにされた部分（３）が、実質的にら旋形であ
   る特許請求の範囲第１項記載の熱交換要素。 ３　コイルにされた部分が、うす巻き状又はねじられた
   コイルである特許請求の範囲第１項記載の熱交換要素。 侶′コ個の隣接するコイルの巻金方向が反対である特許
   請求の範囲第１．コ又は３項記載の熱交換要素。 ｊ　コイルにされた部分のりす巻き状又はねじられた輪
   郭が、それら自身があるうず巻ｅ！特性を有している後
   方へ曲げられた端ｅ部分の使用から生じている特許請求
   の範囲第３項記載の熱交換要素。 ム　加熱されるべ合流体が通過させられる管の群から成
   立ち且つ管が高温流体が通過させられるシェルの中に格
   納されている熱交換要素を有しており、この場合、前記
   熱交換要素が特許請求の範囲第１−１項のいずれかに紀
   載の熱交換要素であることを特徴とする蓄熱器。 ７　その温度が管を構成しているグラスチックの溶融点
   を超過している流体と一諸に使用するために、蓄熱器が
   、高温流体が沿って通る径路の上に、熱交換要素のゲラ
   ステック管と金稿部分との間に伺らの接触点を本市して
   いないようにした特許請求の範囲第６項記載の蓄熱器。 ｇ　シェルが作動温度に耐える重合畔料製の不浸透性ス
   リーブから成立っており、前記スリーブが熱交換要素を
   強固に包囲すると共に高温流体に対する入口及び出口部
   分に連結されており、また、これらの入口及び出口部分
   は柱によって離されており、更に、全体が熱絶縁は科内
   に包曲されている特許請求の範囲第６項記載の蓄熱器。 デ　シェルがシリコン・エラストマーの不浸透性ライニ
   ングから成立っており、この２イニングが作！ＩＩ］ｆ
   ｊＬ度に耐える絶縁パツキンに残されており％また、前
   記ライニングが高温流体に対する入口及び出口部分に連
   結されている特許請求の範囲第６項記載の蓄熱器。 １０、　　シェルが細胞状ガラスから形成されている特
   許請求の範囲第６項記載の蓄熱器。