JPS5828518B2 - 熱交換方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、２種の液体間の熱交換を媒介液体を用いて
行わせるようにした熱交換方法に関するものである。

従来の熱交換装置は、第１図に示すように高温流体Ａの
側から低温流体Ｂの側に熱を伝導させる場合に、両者間
に隔壁Ｃが存在するため、熱低抗分があり、そのためど
うしても温度が低下してしまう。

そのため熱流が多くとれても温度が低くなり、例えば蒸
気を発生させることは困難であった。

この発明は上述の点にかんがみなされたもので、従来の
熱交換装置における隔壁を除去することによって温度低
下をなくし、効率の良い熱交換を行えるようにしたもの
である。

以下この発明について説明する。

第２図はこの発明の原理を示すもので、１は容器で、そ
の上方と下方に高沸点液体Ｌｈの導入口２と導出口３が
設けられる。

また容器１のはゾ中夫に低沸点液体Ｌｌの導入管４が取
り付けられている○導入管４には噴出口５が多数形成さ
れており、こＮから低沸点液体Ｌｌが高沸点液体Ｌｈ中
に噴出する。

６は蒸気取出口で容器１の頂部に形成される。

γは高沸点液体分離トラップで、メツシュからなり、蒸
気取出口６から蒸気Ｌｇと一緒に高沸点液体Ｌｈが流出
するのを防止するものである。

以下説明を簡単にするため高沸点液体Ｌｈとしてシリコ
ンオイルを、低沸点液体Ｌｌとして水を用いて第２図の
原理を説明する。

導入口２から高温のシリコンオイルＬｈが入り、導出口
３から出て再び加熱されて導入口２に戻るとする。

そのため容器１内には高温のシリコンオイルＬｈが常に
図示のように満されている。

一方、導入管４からの低温の水Ｌｌは噴出口５から噴出
する。

この場合シリコンオイルＬｈの密度は水Ｌｌの密度より
犬であるから、水ＬＡはシリコンオイＬｈ中を上昇し、
その間に熱交換が十分行われ蒸気となり、蒸気取出口６
から蒸気Ｌｇとして外へ取り出される。

この動作が連続して行われる結果。水Ｌｌは次々と蒸気
Ｌｇとなって蒸気取出口６に出る。

第２図は蒸気発生のための熱交換装置の原理を示すもの
であるが、第３図に示すのは冷却器としての熱交換装置
の原理を示すものである。

この例では容器１１の中央と下方部分に低凝固点液体Ｌ
’ｈの導入口１２と導出口１３を設け、−刃高凝固点液
体Ｌ’ｌの気体Ｌ′ｇの導入管１４を容器１１のやや下
方に取付け、上方に冷却液体取出口１６を設けたもので
ある。

なお、１５は噴出口である。この場合、低凝固点液体密
度を高凝固点液体密度より大きくしておく。

以下の説明は低凝固点液体Ｌ’ｈとしてシリコンオイル
を、高凝固点液体ＬＪとして水を、その気体Ｌ／ ｇと
して蒸気を用いることにする。

さて、導入管１４によって蒸気Ｌ′ｇを低温例えば−４
０℃のシリコンオイルＬｉ中内に噴出させると、蒸気Ｌ
／ ｇはシリコンオイルＬ’ｈと十分接触し熱をシリコ
ンオイルＬ’ｈに与えて液化し、水Ｌ’ｌとなって冷却
液体取出口１６から取り出される。

蒸気Ｌ′ｇは次々と補給され、またシリコンオイルＬ’
ｈも順次低温のものが補給されるので、冷却液体取出口
１６からは連続して冷却水Ｌ’７が得られる。

第４図はこの発明の一実施例を示すもので、その要点は
媒介液体を用いて２つの液体の熱交換を行うようにした
点にある。

第４図において、２１は容器で、隔板２２によって熱交
換室２３と２４とに分けられている。

２５は高温の気体あるいは液体を導入するための高温流
体導入管で熱交換室２３に設けられ、噴出口２６が形成
されている。

２７は低沸点液体導入管で熱交換室２４に取付けられ、
噴出口２８が形成されている。

２９は前記熱交換室２３の上方に設けられた冷却液体取
出口、３０は気体取出口、３１．３２は前記隔板２２に
よって形成される流通孔である。

そして、容器２１内には媒介液体Ｌｉが満される。

地下説明の都合上、高温流体導入管２５から導入される
のは蒸気Ｌｇとし、低沸点液体導入管２７から導入され
るのはフレオン液化ガスＬｌとし、また媒介液体Ｌｉと
してシリコンオイルを用いるものとする。

第４図において、高温流体導入管２５から導入された蒸
気Ｌ′ｇはシリコンオイルＬｉ中に噴出して直接接触し
、こへで熱を奪われて冷却され冷却液体取出口２９から
冷却水ＬＪとなって取り出される。

一方、暖められたシリコンオイルＬｉは流通口３１を通
って熱交換室２３から熱交換室２４へ流入し、こ５で低
沸点液体導入管２７の噴出口２８から噴出されたフレオ
ン液化ガスＬｌと直接接触し、フレオン液化ガスＬｌを
気化して高温の蒸気Ｌｇとして気体取出口３０から排出
する。

熱交換を終えて冷却されたシリコンオイルＬｉは下降し
て流通孔３２から再び熱交換室２３に入り、こＳで蒸気
Ｌ／ ｇと直接接触する。

このように、シリコンオイルＬｉを媒介として、蒸気Ｌ
／ ｇとフレオン液化ガスＬｌとの熱交換が行われる。

このようにして、この実施例では冷却水と気体との両方
を同時に得ることが可能となる。

第５図は第４図の実施例を改良したもので、蒸気から液
体、゛および液体から気体への相変化が容易に行われる
ように熱交換室２３．２４内に無機物質からなる物体３
３を配置したものである。

その他の部分は第４図の符号と対応している。

このように、物体３３を配置するのは、液体と液体との
接触では全てが蒸気化されず、なかには容易に沸騰しな
いものが生ずるので、発泡核、すなわち沸騰するための
きっかけを作るためである。

なお、上記の各実施例においては蒸気Ｌ′ｇとフレオン
液化ガスＩＪ’との熱交換の場合を示したが、第２図、
第３図の原理に従った使用ができることはいうまでもな
い。

また、上記の実施例では２種の液体と１種の媒介液体を
用いているが、使用に当っては必ずしも液体でなく、加
熱して気体にして用いることもあることは第４図の実施
例から明らかである。

また、上記実施例では高沸点液体Ｌｈの密度を低沸点液
体Ｌｌの密度より犬の場合と、低凝固点液体Ｌ’ｈの密
度を高凝固点液体Ｌ’ｈの密度より大きい場合であった
が、これらは逆の関係にあってもよい。

ただし、その場合には各液体の導入口と導出口の位置を
適宜定めることが必要である。

地上詳細に説明したように、この発明の熱交換方法は熱
交換をさせるのに、熱交換すべき高温液体と低温液体の
いずれとも互に溶は合わず、かつ互に密度差を有する媒
介液体を用いて熱交換を行わせるようにしたので、２種
の液体を直接接触させてはいけない場合でも、媒介液体
を適宜選定することにより、直接的な熱交換を行わせる
ことができ、きわめて高い効率の熱交換ができる利点と
する。

【図面の簡単な説明】 第１図は従来の熱交換装置の欠点を説明するための図、
第２図はこの発明を蒸気発生に用いた場合の原理説明図
、第３図はこの発明を冷却に用いた場合の原理説明図、
第４図はこの発明の一実施例を示す断面図、第５図はこ
の発明の他の実施例を示す断面図である。 図中、２１は容器、２２は隔板、２３．２４は熱交換室
、２５は高温流体導入管、２６は噴出口、２Ｔは低沸点
液体導入管、２８は噴出口、２９は冷却液体取出口、３
０は気体取出口、３１．３２は流通孔である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 熱交換すべき高温液体と低温液体のいずれとも溶は
   合わずかつ互に密度差を有する媒介液体を用い、まず前
   記高温液体または低温液体と前記媒介液体とを直接接触
   して熱交換を行わせて媒介液体の温度を上昇または下降
   させ、この温度上昇または下降した媒介液体と前記低温
   液体または高温液体とを直接接触して熱交換を行わせて
   前記低温液体または高温液体を加熱または冷却すること
   により前記媒介液体を介して行わせ、一体化した容器内
   において高温液体と低温液体とを直接熱交換しないよう
   にしたことを特徴とする熱交換方法。