JPS593263Y2 - 貯液槽用熱交換器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は水などの液体が貯液された循環式貯液槽に取り
付けられ、循環ポンプにより強制循環される貯液槽内の
液体を効率良く加熱又は冷却する貯液槽用熱交換器に関
するものである。

循環式貯液槽に取り付けられ貯液槽内の液体を加熱又は
冷却する従来の貯液槽用熱交換器は、第１図の縦断面図
に示す如き構造を有していた。

すなわち、１は水などの液体が貯液されている循環式の
貯液槽、１Ａは貯液槽１の下部に設けられ貯液槽１内の
液体を循環せしめるための循環液出口、１Ｂは貯液槽１
の上部に設けられ貯液槽１内の液体を使用個所に送るた
めの液出口、１Ｃは熱交換器を貯液槽１に取り付ける熱
交換器取付口である。

２は貯液槽１内に先端部を挿入されて熱交換器取付口１
Ｃに取り付けられた熱交換器、２ａは熱交換器２内に複
数個装着された熱媒が通過するヘヤーピン状の伝熱管、
２ｂは熱交換器２の熱媒供給側の端部に取り付けられ伝
熱管２ａの端部開口部から内部に熱媒を循環可能に伝熱
管２ａを固定している管板、２Ｃは熱交換器２の熱媒供
給側の端部に管板２ｂを挾んで取り付けられ熱媒流入室
と熱媒流出室とに仕切られているヘッダー、２ｄは熱交
換器２の熱媒供給側と反対側の端部が開放されている開
放端、２ｅは熱交換器２の胴部、２ｆは熱交換器２の内
部に設けられている邪魔板である。

３は一方の端部が貯液槽１の循環液出口１Ａに接続され
他方の端部が熱交換器２の胴部２ｅに取り付けられて熱
交換器２の内部と連通している循環パイプ、４は循環パ
イプ３に取り付けられている循環ポンプ、５は貯液槽１
内に液体を補給するために循環パイプ３に接続されてい
る補給液管である。

６は熱交換器２のヘッダー２０の熱媒流入室に接続され
ている熱媒流入管、７はヘッダー２Ｃの熱媒流出室に接
続されている熱媒流出管である。

従来の貯液槽用熱交換器は上記の如き構造を有していて
、貯液槽１内の液体が循環液出口１Ａから流出して循環
パイプ３を経て必要な量の液体を補給液管５から補給さ
れて熱交換器２の胴部２ｅ内に流入し、胴部２ｅ内を通
過する過程でヘヤーピン状の伝熱管２ａ内を通過する加
熱用高温熱媒又は冷却用低温熱媒と伝熱管２ａの管壁を
介して熱交換されて加熱又は冷却され、胴部２ｅの開放
端２ｄから貯液槽１内に流出し、循環ポンプ４で強制循
環されて熱交換器２で所定の温度に加熱又は冷却される
構造となっている。

このように従来の貯液槽用熱交換器は、熱交換器２の胴
部２ｅ内を貯液槽１内の液体及び補給液が通過し、熱交
換は伝熱管２ａの管壁を介して行なわれ、胴部２ｅから
は熱伝導が行なわれないため熱交換の効率が悪く、また
熱媒が加熱用の蒸気である場合には、伝熱管２ａの内周
面に蒸気の凝縮水膜が厚く付着して伝熱管２ａの熱伝達
率が低下するので熱交換器２を大型化しなければならな
いなどの欠点があり、また熱交換器２の開放端２ｄより
貯液槽１内に流出する循環液は図示矢印の如く開放端２
ｄのほぼ全面積より流出するために流速が遅く、運動エ
ネルギーが小さいので、貯液槽１内の液体を対流・混合
させて、貯液槽１内の液体は温度分布を均一化させる作
用が極めて弱いなどの欠点があった。

本考案はかかる欠点を解決したものであり、伝熱面が熱
交換器の熱交換管の他に、貯液槽内の液体に接している
熱交換器の胴部及び開放端の管板も伝熱面となっていて
伝熱性能が高く、熱交換器の熱交換管から貯液槽内に流
出する液体を噴流させて貯液槽１内の液体の対流及び混
合を促進せしめて液体の温度分布を均一化させ、更に熱
媒に蒸気を使用する場合においても蒸気の凝縮水膜が熱
交換管の外周面に付着し、その厚みが薄いため熱伝達率
が低下することがないので熱交換器を小型化しても高性
能を保持させることができる貯液槽用熱交換器を提供す
るものである。

更に詳しくは、本考案は貯液槽内に先端部を挿入されて
取り付けられた熱交換器の胴部内に装着された熱交換管
が循環液入側の端部を入口側の管板で固定され循環液出
側の端部を開放端の管板で固定され、該入口側の管板に
貯液槽の循環液が流入する循環液流入室が取り付けられ
ており、該循環液流入室には循環パイプの一方の端部が
接続され、循環パイプの他方の端部が貯液槽の下部に設
けられた循環液出口に接続されており、該循環パイプに
貯液槽内に液体奮補給する補給液管が接続されていて、
貯液槽よりも外側の熱交換器の胴部に設けられた熱媒入
口と熱媒出口とに胴部内に熱媒を供給する熱媒流入管と
熱媒流出管とがそれぞれ接続されていることを特徴とす
る貯液槽用熱交換器に関するものである。

以下、図面により本考案に係る貯液槽用熱交換器の実施
例について詳細に説明する。

第２図は熱媒が蒸気である場合の本考案に係る貯液槽用
熱交換器の１実施例を示す縦断面図、第３図は熱媒が液
体である場合の本考案に係る貯液槽用熱交換器の１実施
例を示す縦断面図である。

図面中、１は水などの液体が貯液されている循環式の貯
水槽、１Ａは貯液槽１の下部に設けられ貯液槽１内の液
体を循環せしめるための循環液出口、１Ｂは貯液槽１の
上部に設けられ貯液槽１内の液体を使用個所に送るため
の液出口、１Ｃは熱交換器を貯液槽１に取り付ける熱交
換器取付口である。

２は貯液槽１内に先端部を挿入されて熱交換器取付口１
Ｃに取り付けられた熱交換器、２Ａは熱交換器取付口１
Ｃのフランジに固定された熱交換器２の取付フランジ、
２Ｂは熱交換器２の胴部内に複数個平行に装着され内部
を貯液槽１内の循環液が通過する熱交換管、２Ｃは熱交
換器２の循環液入側の端部に取り付けられた熱交換管２
Ｂの循環液入側の端部を固定している入口側の管板、２
Ｄは入口側の管板２Ｃに取り付けられており循環液が流
入する循環流入室である。

２Ｅは熱交換器２の循環液出側の端部に取り付けられ熱
交換管２Ｂの循環液出側の端部を固定している開放端の
管板、２Ｆは熱交換器２の取付フランジ２Ａと入口側の
管板２Ｃとの間の貯液槽１よりも外側の胴部に設けられ
ていて胴部内に熱媒が流入する熱媒入口、２Ｇは熱交換
器２の取付フランジ２Ａと入口側の管板２Ｃとの間の貯
液槽１よりも外側の胴部に設けられていて熱交換器２内
に供給された熱媒が流出する熱媒出口、２Ｈは熱交換器
２の胴部、２Ｉは熱交換器２内に設けられ熱交換器２内
の熱媒が水などの液体である場合に熱媒の短絡を防いで
熱媒を熱交換器２内を均一に流動させるための邪魔板で
あり、この邪魔板２■は使用する熱媒が蒸気などの場合
には設けられていなくてもよい。

３は一方の端部が貯液槽１の循環液出口１Ａに接続され
他方の端部が熱交換器２の入口側の管板２Ｃに取り付け
られている循環液流入室２Ｄに接続された循環パイプ、
４は循環パイプ３に取り付けられている循環ポンプ、５
は貯液槽１内に液体を補給するために循環パイプ３に接
続されている補給液管であり、図示した実施例では循環
ポンプ４の吐出側の循環パイプ３に接続されているが、
循環ポンプ４の吸入側の循環パイプ３に接続されていて
もよい。

６は熱交換器２の熱媒入口２Ｆに接続され熱交換器２内
に熱媒を供給する熱媒流入管、７は熱交換器２の熱媒出
口２Ｇに連結され熱交換器２内の熱媒が流出する熱媒流
出管、８は熱媒が蒸気の場合に熱媒流出管７に取り付け
られている蒸気トラップである。

上記の如く、本考案に係る貯液槽用熱交換器は貯液槽１
の下部に設けられた循環液出口１Ａに循環ポンプ４が取
り付けられた循環パイプ３の一方の端部が接続され、他
方の端部が貯液槽１に取り付けられた熱交換器２の循環
液流入室２Ｄに接続され、循環パイプ３に貯液槽１内に
液体を補給する補給液管５が接続されており、循環ポン
プ４によって貯液槽１内の液体が循環パイプ３を循環す
る過程で補給液管５から所定の量の液体を補給され、循
環液流入室２Ｄを経て貯液槽１に取り付けられた熱交換
器２の熱交換管２Ｂ内に流入して熱交換管２Ｂ内を通過
し、熱交換管２Ｂの外側、すなわち熱交換器２の胴部２
Ｈ内を通過する加熱用高温熱媒又は冷却用低温熱媒によ
って加熱又は冷却され、熱交換管２Ｂ内を通過した液体
が開放端の管板２Ｅで固定されている熱交換管２Ｂの先
端から貯液槽１内に噴流の状態で流出する構造となって
いるので、液体は熱交換管２Ｂで熱交換されるばかりで
なく、貯液槽１内の液体と接している熱交換器の胴部２
Ｈ及び開放端の管板２Ｅからも加熱用高温熱媒又は冷却
用低熱媒との熱交換が行なわれるので胴部２Ｈ及び開放
端の管板２Ｅを伝熱面として有効に利用することができ
る。

また熱媒が蒸気である場合には蒸気の凝縮水膜が熱交換
管２Ｂの外周面に付着し、その付着状態は第１図の如き
従来の貯液槽用熱交換器の伝熱管２ａの内周面に厚く付
着するものと違って、蒸気の凝縮水膜が薄く付着するの
で凝縮水膜によって熱伝達率が低下することはない。

また熱交換器２内で熱交換された液体は複数本の熱交換
管２Ｂが開放端の管板２Ｅで固定されている開放端から
噴流となって貯液槽１内に流出するので、この噴流とな
って流出する液体によって貯液槽１内の液体の対流及び
混合が促進されて温度分布が平均化される。

この場合、熱交換管２Ｂは平滑管、フィン付き管であっ
てもよいが、少なくとも内面に螺旋状の溝を付けられた
スパイラル管又は螺旋状のフィンを付けられたフィン付
きスパイラル管を使用すると熱交換器２Ｂの開放端より
貯液槽１内に流出する循環液は旋回運動が加わった噴流
となるため、貯液槽１内の液体の対流及び混合が一層促
進され、貯液槽１内の液体の温度分布を更に平均化する
ことができるので、熱交換管２Ｂにスパイラル管又はフ
ィン付きスパイラル管を使用することが好ましい。

また熱交換器２は取付フランジ２Ａとこれに相対する貯
液槽１の熱交換器取付口１Ｃに設けられたフランジとに
より着脱自在に取り付けられていると熱交換器２の保守
管理が便利であるので好ましい。

なお、加熱用高温熱媒又は冷却用低温熱媒は、熱媒流人
管６から熱交換器２の熱媒入口２Ｆを経て胴部２Ｈ内に
流入し、熱交換管２Ｂの管壁、胴部２Ｈ及び開放端の管
板２Ｅの側壁を介して熱交換管２Ｂ内を通過する循環液
及び貯液槽１内の液体と熱交換して、熱媒出口２Ｇを出
て熱媒流出管７に流出する。

このように熱交換器２によって加熱又は冷却されて所定
の温度となった貯液槽１内の液体は液出口１Ｂより使用
個所に送液され、同時に送液された液体と同量の補給液
が補給液管５より循環パイプ３に補給されて循環パイプ
３内を循環する循環液と混合され、熱交換器２で加熱又
は冷却されて貯液槽１内に供給される。

また熱媒が水などの液体である場合には、熱媒入口２Ｆ
と熱媒出口２Ｇとの間及び熱交換器２内における熱媒の
短絡を防ぐために、第３図の如く熱交換器２の胴部２Ｈ
内に邪魔板２■が設けられているのが好ましく、邪魔板
２Ｉが設けられていると熱媒が第３図の図示矢印の如く
胴部２Ｈ内を均一に通過するので効率良く熱交換を行な
うことができる。

以上詳述した如く、本考案に係る貯液槽用熱交換器は伝
熱面が熱交換器２の熱交換管２Ｂの他に、貯液槽１内の
液体と接している熱交換器２の胴部２Ｈ及び開放端の管
板２Ｅも伝熱面となっているので、伝熱性が高く効率良
く熱交換を行なうことができ、熱交換器２の小型化が可
能であり、また熱交換器２の熱交換管２Ｂから貯液槽１
内に流出する液体は噴流状態で流出するので貯液槽１内
の液体の対流及び混合が促進されて液体の温度分布が均
一化され、また熱媒に蒸気を使用する場合においても蒸
気の凝縮水膜が熱交換管２Ｂの外周面に付着し、その厚
みは薄く熱伝達率が低下することがないので、熱交換器
２を小型化しても高性能を保持させることが可能であり
、その構造は簡単で安価且つ容易に製作でき、保守管理
も容易であるなどの種々の優れた利点を有しており、そ
の実用的価値は大きなものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の貯液槽用熱交換器の縦断面図、第２図は
熱媒が蒸気である場合の本考案に係る貯液槽用熱交換器
の１実施例を示す縦断面図、第３図は熱媒が液体である
場合の本考案に係る貯液槽用熱交換器の１実施例を示す
縦断面図である。 １・・・・・・貯液槽、１Ａ・・・・・・循環液出口、
１Ｂ・・・・・・液出口、１Ｃ・・・・・・熱交換器取
付口、２・・・・・・熱交換器、２ａ・・・・・・伝熱
管、２ｂ・・・・・・管板、２Ｃ・・・・・・ヘッダー
、２ｄ・・・・・・開放端、２ｅ・・・・・・胴部、２
ｆ・・・・・・邪魔板、２Ａ・・・・・・取付フランジ
、２Ｂ・・・・・・熱交換管２Ｃ・・・・・・入口側の
管板、２Ｄ・・・・・・循環液流入室、２Ｅ・・・・・
・開放端の管板、２Ｆ・・・・・・熱媒入口、２Ｇ・・
・・・・熱媒出口、２Ｈ・・・・・・胴部、２■・・・
・・・邪魔板、３・・・・・・循環パイプ、４・・・・
・・循環ポンプ、５・・・・・・補給液管、６・・・・
・・熱媒流入管、７・・・・・・熱媒流出管、８・・・
・・・蒸気トラップ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 貯液槽１内に先端部を挿入されて取り付けられた熱
   交換器２の胴部２Ｈ内に装着された熱交換管２Ｂが循環
   液入側の端部を入口側の管板２Ｃで固定され循環液出側
   の端部を開放端の管板２Ｅで固定され、該入口側の管板
   ２Ｃに貯液槽１の循環液が流入する循環液流入室２Ｄが
   取り付けられており、該循環液流入室２Ｄには循環パイ
   プ３の一方の端部が接続され、循環パイプ３の他方の端
   部が貯液槽１の下部に設けられた循環液出口１Ａに接続
   されており、該循環パイプ３に貯液槽１内に液体を補給
   する補給液管５が接続されていて、貯液槽１よりも外側
   の熱交換器２の胴部２Ｈに設けられた熱媒入口２Ｆと熱
   媒出口２Ｇとに胴部２Ｈ内に熱媒を供給する熱媒流入管
   ６と熱媒流出管７とがそれぞれ接続されていることを特
   徴とする貯液槽用熱交換器。 ２ 熱交換器２Ｂが少なくとも内面に螺旋状の溝を付け
   られたスパイラル管である実用新案登録請求の範囲第１
   項に記載の貯液槽用熱交換器。 ３ 熱交換器２Ｂが少なくとも内面に螺旋状のフィンを
   つけられたフィン付きスパイラル管である実用新案登録
   請求の範囲第１項に記載の貯液槽用熱交換器。 ４ 熱交換器２Ｂが平滑管である実用新案登録請求の範
   囲第１項に記載の貯液槽用熱交換器。 ５ 熱交換管２Ｂがフィン付き管である実用新案登録請
   求の範囲第１項に記載の貯液槽用熱交換器。 ６ 熱交換管２Ｂが複数本平行に装着されている実用新
   案登録請求の範囲第１項がら第５項までのいずれか１項
   に記載の貯液槽用熱交換器。 ７ 熱交換器２が貯液槽１の熱交換器取付口１Ｃに設け
   られたフランジに取付フランジ２Ａで着脱自在に取り付
   けられている実用新案登録請求の範囲第１項から第６項
   までのいずれが１項に記載の貯液槽用熱交換器。