JPS59115995A - 空冷式熱交換器 - 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】 本発明は新規な熱交換エレメント部を備えた空冷式熱交
換器に係り、従来の空冷式熱交換器に比較して工作が著
しく容易で、省エネルギー、省資源、省力化をもたらす
熱交換効率を飛躍的に上昇させることを目的とするもの
である。

従来の空冷式熱交換器の熱交換エレメント部は丸パイプ
を折曲げて使用しているため、折り曲げ曲率の関係上、
無駄な空１ｒ）１が多くてき、工作が著しく困難でかつ
熱交換効率が低い欠点があり、そのためパイプにフィン
を設けるなとして、辛してその伝熱を助けていたが、熱
交換効率の」１昇には大きな期待が持てなかったのであ
る。

上記の目的を達成するため、不発り］け金属の様いＭ板
を加工した単位熱交換エレメントを螺旋状ｖｃ並列させ
、一定の容積内に収容し１ヒもので、周囲の胸板及び内
部中央に中心部耐圧パイプを備えた空冷式熱交換器の熱
交換Ｊ−レ／ノド部に２枚−組の金属極薄板を使用する
が又１ｒま今加６極薄板を２枚に折曲げて使用シフ、２
枚の企鵬極薄板の重ね部分又は折目部分に流体の出入ロ
バイブを貫通させてエレメントヘッダを構成させ、恒ノ
・イブ側ｔｆｒｉ部分、２つセｉＩ″Ｌ極薄板の一ヒト
部分及び片方の側面部分をそれぞれ溶接して熱交換ニレ
ノンｌ−を形成させ、エレメントヘッダ部分より極Ｐｈ
板の熱交換エレメント内部への流体の１」３人部を設け
、かつ２つ折れ極薄板の熱交換エレメントに種々な形状
の模様全付与した熱交換エレメントを外側の胴板より内
側の中心部耐圧パイプに当接するように螺旋状に巻き込
んでなる空冷式熱交換器を提供するものである。

不発り］において熱交換エレメント部と−して金属極薄
板を使用し得る原理Ｑでついて下記に説明する。

（１）一般に圧力容器として胴板の厚さｔｃｍｍ）は下
記ｆｌｊ式によって与えられる。

ここＶＣＤ、胴板の膨みの直径（ｍｍ）Ｐ１設謂圧力（
Ｋｇ／ｃｆｆｌ） ｆ、材料の引張り強さくＫｇ／”ｍｍ２）（使用材料に
より一定） ｘ１安全率（一般には４） γ・溶接効率（約０．６〜０．８） それ故設計圧力（Ｐ）と使用材料の（ｆ）が決定すると ｔ＝ｋＤ・・自・・・・・・・・（２＋（ｋ１比例常数
） となる。

今上記の閃俤を口面によって説明すると第１１の如く、
例えば厚さｔの凹凸の金属板の囲む円の直径をＤとする
と金島板の厚さｔ蝉（２）式よりＤＶｃ比例する。

直径りを小ＶＣすれば熱交換エレメントの金属板の厚さ
ｔは小になる。従って金属板をうすくすることが可能で
ある。

（１１）　　更に本発明の場合金属板の板厚と外胴の厚
さについては、上記（２）式上り熱交換エレメントの板
厚上はＤが小になるほと小にすることが可能で、しかも
第２図に示すように金ＰＡｍ（１）、（２）Ｋ及す圧力
■）、ｐ′は相Ｕに相殺するため金属板の肉厚を例えば
ｏ、ｏｉ〜１　ｍｍ稈度にすることも”Ｊ能であるが、
胴板に３）、（３′）の厚さ及び中心部耐圧パイプ（４
）の肉厚は第３図に示すように、胴板（３＋、＋３″）
又は中心部１（ｉ、］圧パパイ（４）に及す圧力は単位
熱父換エレメントの及す圧力ｐのｖ：勤ΣＦ）　Ｋ　Ｉ
ｉｌ’　（る板厚にする必要がある。

次ンこ図１Ｉｉｊによって本発明を説り］する。

第３図（ｄ°木発明の空冷式熱交換器の一実施例の断面
図を示すもので、ｊ刺板ｔ３＋、ｊ３’ｌを構成の主凹
部としてその上方にファンケース（５）を載置し、中心
部］訃１圧パイプ（４）に一端が当接し、ｖＷ　＆状の
単位熱交換エレメントによって構成された熱交換エレメ
ント部６（ｌ表両）及び６′（裏側）を備え、熱交換エ
レメント部へ下方（８）から冷却用空気を流入させ、加
温されて上方空気圧Ｄ　ｔ９）より外界に放出される。

熱交換すべき流体は流体入口（１２）より熱交換エレメ
ント部（６）、（６１に流入して空気と熱交換され、冷
却された流体は液状となって流体出口（１３）より排出
される。

本発明の空冷式熱交換器の上部にけ熱交換エレメント部
の掃除用と、熱交換エレメントの表面を冷却水で覆いそ
の蒸発済・熱をガス冷却に利用するスプレー用上部散水
ノズル（１５）及び下部にあっては浸入する空気を湿潤
させる熱交換エレメント冷却用下部散水ノズル（１７）
を備え、さらに下部に水槽（ｌｌ）を設け、ポンプＢ＋
４１によって上１・の散水ノズルに水を循環させる。

（７１、（プ）は・熱交換エレメントヘッダー、（８）
は空気の入口、（９）は上刃の空気出口、（１（ｌはモ
ーターを備えたファン、”ｉｎ”、（１６＋は流体出入
口ヘングー、（＋ｓ）は本発明の空冷式熱交換器の足部
である。

本発明の空冷式（熱交換器を水蒸発式熱交換器として使
用ｉｉＪ能であるが、この場合は空気と水との通路を大
きく収らなければ熱交換ができないため、その通路が大
きくなった分たけ熱交換エレメントの収喀彰Ｓ減するこ
とになシ、空冷式熱交換器の方が大量の水を使用しない
利点もあり、一定容積に単位熱交換ニレメジ１−を多く
収容され、かつけるかに簡単なＡｊｔｌｌｌ股となしイ
！Ｊ−られる。

負５４図Ａ、ＢＸ　Ｃ，ＤｌＥは本発明の単位熱交換エ
レメント部の夫々一実施例ケ示すもので、Ａは単位熱交
換エレメントｉ＋）、（ｘ’）（７）１１合せ状庸を示
す部分（ｔ’ｊ剃視図で、半径−の半円状に凹凸を伺け
た金属極薄板を大々表裏として水平と垂１０方向に組合
せ、表裏−組とじたものである。

ＢはＮ側向区１．　　Ｃは平面図、Ｄは八によって得ら
れた一組の熱交換エレメントを３列シこ組立てた斜視図
、同、Ｅは断面図である。

第５図は第４図に等した単位′熱交換エレメントを第３
図に示す本発明の空冷式熱交換器に収容した場合の概略
余１視図を示すもので循環して加熱された流体は流体入
口バイブ（１２）より仕切り板（２４によって仕切られ
た流体ヘッダーＡ室に入りエレメントヘッダーψ−より
各熱交換エレメントの表側（６）又は裏側（６）に入り
下部より入る外界の空気に冷却されて液状となり、下方
に流ドして流体ヘッダーのＢ室に巣捷り流体出口バイブ
（１３）より糸外に排出され、再び循環使用される。

第６図は本発明の流体出入口ヘングー（１６）及びエレ
メントヘッダー（７）部分の拡大した一部省略された詳
細断面図で、流体出入口ヘングーを仕切板（四によって
流体入口バイブ（Ａ）と流体圧１」パイプ（Ｂ）とに分
離し、流体はパイプ（１２）より人口バイア’　（Ａ）
を通って各エレメントｓ＋ｅ＋、（６慌送られ空気によ
って冷却して液化して降下して流体用Ｌ」パイプ（Ｂ）
　Ｋ集められ流体出口（１３）より糸外に排出され循環
使用される。

流体入口バイブ（Ａ）で既に液化した流体は（Ａ）の下
方より同様に流体用Ｄ　（Ｂりより流体出口バイブ（１
３）を経て初：出される。

第７図Ａ、Ｂ、Ｑは単位熱交換エレメントを大小様々な
胴板内に収容した場合を示すもので、胸板の口径が小型
（Ａ図）、中型（Ｂ図）、大型（０図）［なるにつれて
、各単位エレメントの胴板の外周部におけるｌ’１ｔｃ
ｈｉ （ゴ少を同一）Ｊ法に１１×ると、各表裏１組のエレメ
ント（＋ｊの長さは同一でも、）胴板の口径が大きくな
るにつれて収容きれる各即−位エンメントの数は増加す
ることになり、不発１フ」においては同形、同寸法のｆ
ｌｉｔ位然榮換熱交換ントを数多く装作して如何なる大
きさの空冷式熱交換器にも使用−Ｃきる利点がある。

第８図Ａｚ　Ｂ％　　Ｃ，Ｄは表裏一対のｑ’−位エレ
メントの表＋ｉｕが第４図に示した凹凸以外の神々・な
模様を示すもので夫々の模様は女に３す、畏（３０’）
　ノように交互に反対の模様になるよう（でして、流体
の流れ抵抗が少なく、また凝結した液が速かに１降下で
きるようンこ′したものである。

第８図Ｅ（は夫々一対の単位熱交換エレメントの表裏の
溶接個所ｗ１、ｗ２、ｗ３、Ｗい　ｗ５を示したもので
、−［刀の四所のある突起（２５）は各熱交換エレメン
トの液体圧入ロヘソグーへの嵌音個Ｍ１である。

第９図は本発明の卑位然交換エレメントの胴板内に収容
された場合の省略された平ｊ用図で表裏一対の熱ｇＬ換
ニレメンｌ−（Ｉ＋、（１’ｌは一端を中心部耐圧パイ
プ＋４）Ｋ串に接触するのみ１′当接し、螺旋状に形成
して他端を胴板（３）のエレメントヘッダーｔ２１）　
Ｋ開口させたものである。

本発明の効果を纏める吉ド記の通りである。

（イ）従来の他の如何なる空冷式熱交換器よりも冷却面
積を人になし彷られる。

（ロ）　金へ極薄板の表＋ｆｎに種々な模様をつけるた
め熱交換エレメント内を流れる流体の抵抗が殆んとない
。

智υ　熱交換エレメント内部で流体が凝細液化しても、
直ちに下方に降下して外部にＵＵ出されるため、冷却面
積が常に有効に作用する。

に）　熱交換エレメントの内容積に対して外衣ｒｉ＋ｊ
積が非常に大きいために、流体の冷却効率が茗しく犬で
ある。

（川　熱交換エレメントの使用材料が金属極薄板である
が故に熱伝瑯が著しく良好であり、かつ使用材料が少な
くすまし得られる。

（へ）　熱交換エレメントを容器に収容する場合は螺旋
状に収めるのでその曲率仝１６径を大きくも小さくもな
し得られ、一定の長さの熱交）外ｊ−レメントを個１　
（ｉｊＪなるに］径の月間４反にも自在に収容でき、隼
位然交換エレメントの凡用・訃が人ｔきい。

（ト）　熱交換エレメントを外側より内方に螺旋状Ｖｃ
ｓき込む形式であるためニレメン１〜へンダーと上部の
流体出入口ヘングーとを溶接収伺することが容易である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の凹凸の模様をつけた隼位熱９１％エレ
メントの一部省略された側聞図、第２図は胴板内に収容
した熱交換エレメント部の内部圧力が＋１」殺されるこ
とを示す概略図、ψ 第３図は本発明の一実施例断面図、 ＾ 多１′Ｊ４図Ａ、Ｂ１　Ｃ，Ｄ、Ｅは本発明の一対の■
μ位焦熱交換エレメントＡ１一部省略された斜視図、Ｂ
１同側面図、Ｃ１同平ｋｊ図、Ｄ、一対の単位熱交換エ
レメントを重ねた場合、同Ｆ】はその側面図、 第５図は胴板内の単位熱交換ニレ７１ントの流木の流れ
を示す拡大斜視図、 第６図は本発明の空冷式熱父換器の下部ヘングー廻りの
拡大詳細図、 第７図は一定長の単位熱交換エレメントを小、中、大型
のｊ胴板内に収容した場合の模型図、第８図Ａ、Ｂ、Ｃ
！、’Ｄは一対の単位熱交換エレメン−トのそれぞれ異
った表向模様の模型的断面図、第８図Ｅは一対の単位熱
交換エレメントの溶接個所を示す、 第９図は胴板と中心部圧力バイブとの間に一一対の単位
熱交換エレメントを配設した場合の模型的正面図を示す
。 １．１′　　表裏一対の熱交換エレメント３．３′　　
外部胴板 ４、　　　中心部耐圧パイプ ５、　　　ファンケース ６．６′　　表裏熱交換エレメント部 ７゜　　　　　エレメントへツタ− ８、空気入口 ９゜　　　空気出口 １１゜　　　下部水槽 １５、　　　　上部スプレーノズル １７゜　　　下部散水ノズル １２、　　　　流体入口バイブ １６゜　　　流体出入口ヘングー ２２、　　　　流体出入口へツタ“−の仕切り板ＷＩＷ
２Ｗ３Ｗ、Ｗ５　　溶接個所 ３０、３０’　　単位熱交換エレメントの表裏面の模様
ねに１−出願人　辰已　利喜男 代理人弁理士水ＩＩ］−轡岳か。 ４２ 第３図 第１図 第＋図Ｄ ４２３− 第ヰ図Ａ 第４−図８ 第６図 第Ｓ図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　周囲ｅて胴板及び内部中央に中心部耐圧パイプを備
   えた空冷式熱交換器の熱交換エレメント部に２枚−組の
   金属極薄板を使用するか又は金属極薄板を２枚に折曲げ
   て使用し、２枚の金属極薄板の重ね部分又は折目部分に
   流体の出入し］パイプを貫通させてエレメントヘッダー
   を石１１１１成させ、訪パイプの側面部分、２つ４）を
   カフ企秋撒７Φ板の−に下部分及び片方の側面１部分を
   溶接してたζ交換エレメントを形成させ、２つＪｌｊれ
   金１出極薄板に挿入した′流体出入ロバイフより金ｊ高
   極薄イ及の熱交換エレメント内部への流体の人Ｌ」側と
   出［１側とに仕切り板を設けて分離し、種々な形状の模
   様を伺与しｆ７Ｌ表裏−ヌ」の熟文換エレメント群を外
   側の胸板より内側の中心部耐圧パイプＶこ当接するよう
   べ螺旋状＆ｊ巻込んでなる空冷式熱交換器。