JPS5856079B2 - 熱交換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は蒸発性液体の沸騰−凝縮を利用した熱交換装置
の構造に関する。

〔発明の背景〕

蒸発性液体の沸騰熱伝達率、ち−よび凝縮熱伝達率は著
しく大きいので、この特性は加熱部から冷去部へ多量の
熱を輸送するのにしばしば利用される。

たとえば特開昭４８−９４０３７号、ＵＳＰ’３７４９
１５８号等に示されているように、加熱部（蒸発器）と
冷却部（凝縮器）とを蒸気上昇管と液体下降管とによっ
て、循環ループを構成するように連結し、その内部に蒸
発性液体を封入した熱交換装置がある。

すなわちこれらの熱交換装置は、蒸発器に与えられた熱
をその内部の液体に伝え、これにより発生した蒸気を蒸
気上昇管を通して凝縮器へ輸送し、ここで凝縮熱を放出
させた後、その液体を液体下降管を通して蒸発器に再び
戻すように構成されている。

しかし上記引例の熱交換装置は次の様な欠点を有してい
る。

それは蒸発器あるいは凝縮器外を流れる流体の流れ方向
に対して、同一密閉ループで構成されている複数の蒸発
器（あるいは蒸発器用パイプ）、又は複数の凝縮器（あ
るいは凝縮器用パイプ）が配設されていることである。

このように一つの密閉ループに３いて、流体の流れ方向
に対して蒸発器（あるいは蒸発器用パイプ）、又は凝縮
器（あるいは凝縮用パイプ）が複数並設されると、熱交
換効率が極めて悪くなる。

実験によれば、１つながりの密閉ループでは、流体の温
度の高い上流側に配設された蒸発器（あるいは蒸発器用
パイプ）にむいて激しい蒸発が起る反面、温度の低い下
流側に配設された蒸発器（あるいは蒸発器用パイプ）に
おいては、まったく蒸発が起らず伝熱面として有効に作
用しないこと、および流体の温度の低い上流側に配設さ
れた凝縮器（あるいは凝縮用パイプ）に向って集中的に
蒸気が移動し、そこで激しい凝縮が起る反面、温度の高
い下流側に配設された凝縮器（あるいは凝縮器用パイプ
）においては、まったく凝縮が起らず伝熱面として有効
に作用しないという現像が生ずることによるものである
。

このような現象は、特開昭４８−１０１６４０号に記載
されているような、流体の流れ方向に対して、蒸発器用
パイプあるいは凝縮器用パイプが平行に配置されている
場合も、同様の状態が生じ、熱交換効率は著しく悪くな
る。

〔発明の目的〕

本発明は、上述した従来の熱交換装置の欠点を改良し、
熱交換効率を向上させることを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、流体の流れ方向に対して直角に配設した蒸発
用蛇管ち−よび凝縮用蛇管を蒸気上昇管と液体下降管と
によって密閉循環ループを構成するように連結し、この
ようにして出来た密閉循環ループを、流体の流れ方向に
複数設け、前記複数の蒸発用蛇管と凝縮用蛇管を各々フ
ィンによって一体的に結合するようにしたものである。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明の熱交換装置の構成図であり、第２図は
第１図のＡ−Ｉ断面図である。

凝縮用蛇管１と蒸発用蛇管２は蒸気上昇管３むよび液体
下降管４とによって連結されて密閉循環ループを構成し
ていて凝縮用蛇管１と蒸発用蛇管２は流体の流れ方向に
直角に配設されている。

該密閉循環ループには蒸発性液体１００（たとえばフレ
オン。

水、アルコールなど）が封入されている。

その封入量は蒸発用蛇管２の内部空間を満す程度または
それより若干少な目に封入するのが良い。

このように構成された独立の密閉循環ループは、図示の
ごとく流体の流れ方向に複数配置されている。

これら複数の凝縮用蛇管１はフィン１により、また複数
の蒸発用蛇管２はフィン２′によって一体結合されてい
る。

またこのようにして構成した熱交換装置はケーシング５
によって包囲されていて、ケーシング５内を上下に分割
する仕切板７によって凝縮側風路５０、蒸発側風路６０
を構成している。

ケーシング５の縁にはフランジ６が付いているが、低温
流体の通るダクト（図示せず）に凝縮側風路５０、高温
流体の通るダクト（図示せず）に蒸発側風路６０が位置
するように配置し、各ダクトのフランジと本発明の熱交
換装置のフランジ６とをボルトによって締結せしめる。

このようにすると凝縮用蛇管１に付いているフィン１′
間には凝縮用蛇管１に対して垂直に低温流体が、また蒸
発用蛇管２に付いているフィン２′間には蒸発用蛇管２
に対して垂直に高温流体が流れる。

これにより蒸発用蛇管２内の蒸発性液体１００は、高温
流体の熱を受けて沸騰する。

この時発生した気泡は浮力によって蒸発用蛇管２内を上
昇し、さらに発生した蒸気は蒸気上昇管３内を蒸気圧差
によって移動して凝縮流量蛇管１に到達する。

ここで蒸気は冷去されて凝縮の潜熱を放出して液化する
。

この凝縮液は重力によって凝縮用蛇管１内を降下し、さ
らに液体下降管４を降下して蒸発用蛇管２内に戻り再び
同じサイクルをくり返す。

一方凝縮用蛇管１部で放出された凝縮熱はフィン１′を
介して低温流体に吸収されるため、低温流体の温度は上
昇する。

すなわち、前述した伝熱過程を経て、高温流体の保有し
ている熱は低温流体に伝えられる。

第２図に釦いて１ ａ 、１ ｂ 、１ ｃ 、
１−ｄは互に他と同党な凝縮用蛇管を示し、それぞれ液
体下降管４− ａ 、 ４−ｂ 、 ４− ｃ 、 ４
−ｄと連結されている。

図示されていないが、上記記号に対応して、蒸気上昇管
３−ａ 、 ３−ｂ 、 ３−ｃ 。

３−ｄおよび蒸発用蛇管２−ａ、２−ｂ、２−Ｃ２２−
ｄが存在する。

すなわち、このような独立の密閉循環ループの構成によ
り、たとえば蒸発側風路６０内の上流側の温度の高い流
体内に配設された蒸発用蛇管２−ｄにて発生した蒸気が
、凝縮側風路５０内の上流側の温度の低い流体内に配設
された凝縮用蛇管１−ａ内に入ることがなく、したがっ
てそこに集中的に激しく凝縮し、それ以外の蒸発用蛇管
ち・よび凝縮用蛇管が無効になるという事が避けられる
。

つまり蒸発用蛇管２−ａ、２−ｂ、２−ｃ、２ ａ内
にて発生した蒸気は、それぞれの凝縮用蛇管１−ａ 、
１−ｂ 、１−ｃ 、 １−ｄにて他と同等に凝縮し
、その周りのフィン１′はすべて伝熱面として有効に作
用するのである。

なお本発明に耘いて、凝縮用蛇管と蒸気上昇管の接合部
を広く作って不凝縮気体溜めとし、また蒸発用蛇管と蒸
気上昇管の接合部を広くして気液分離器とすると、全体
の動作が確実となり、効率も向上する。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、独立の密閉循環
ループの蒸発用蛇管および凝縮用蛇管を流体の流れ方向
に垂直に配設したことにより、一部の蒸発用蛇管あるい
は凝縮用蛇管のみが有効に作用し、他のものは無効にな
るということが無くなり、熱交換装置としての熱交換効
率が著しく向上した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成図、第２図は第１図のＡ−に断面
図である。 １・・・凝縮用蛇管、１′・・・フィン、２・・・蒸発
用蛇管、グ・・・フィン、３・・・蒸気上昇管、４・・
・液体下降管、５・・・ケーシング、６・・・フランジ
、７・・・仕切板、５０・・・凝縮側風路、６０・・・
蒸発側風路、１００・・・液体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 流体の流れ方向に対して直角に配設した蒸発用蛇管
   および凝縮用蛇管を蒸気上昇管と液体下降管とによって
   密閉循環ループを構成するように連結して、この内部に
   蒸発性液体を封入し、この密閉循環ループを、流体の流
   れ方向に所定の間隔をおいて複数配置し前記複数の蒸発
   用蛇管と凝縮用蛇管の各々を、所定の間隙を釦いて流体
   の流れ方向に沿うように配設された複数個のフィンによ
   って一体化したことを特徴とする熱交換装置。