JPS5938588A - 熱交換器 - Google Patents

熱交換器

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JPS5938588A
JPS5938588A JP15038782A JP15038782A JPS5938588A JP S5938588 A JPS5938588 A JP S5938588A JP 15038782 A JP15038782 A JP 15038782A JP 15038782 A JP15038782 A JP 15038782A JP S5938588 A JPS5938588 A JP S5938588A
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JP
Japan
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pressure chamber
pressure
water
pipe
gaseous phase
Prior art date
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Application number
JP15038782A
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English (en)
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JPS6214752B2 (ja
Inventor
Akio Mori
昭雄 盛
Isao Nakane
中根 功夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP15038782A priority Critical patent/JPS5938588A/ja
Publication of JPS5938588A publication Critical patent/JPS5938588A/ja
Publication of JPS6214752B2 publication Critical patent/JPS6214752B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D3/00Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium flows in a continuous film, or trickles freely, over the conduits

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

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、熱交換器の改良に関する。
高温流体を流すパイプの上方から散水し、パイプ周面に
水が接することによりパイプ管壁を介して高温流体から
気化熱を奪う散水蒸発型熱交換器は広く知られている。
ところで、従来、このような熱交換器においては、散水
した水のうち一部のみが蒸発し、蒸発しなかった水は、
パイプ下方の受器に貯められて循環ポンプによりパイプ
上方に持ち上げられ、その水は、再度、パイプ上方から
散水されていた。
したがって、循環ポンプは、常時、駆動していなければ
ならず、その駆動時間が長くなるに伴いランニングコス
トは増大し、故障発生率は高くなっていた。
本発明は従来の上記問題点を解消するもので、その特e
は、 本体を隔壁によシ第1圧力室と第2圧力室とに画成し、 前記第1圧力室に冷却媒体を貯留して、該第1圧力室を
液相と気相とに区画し、 前記第1圧力室の気相を通るように、高温流体がl)1
すれる流体管を前記本体に貫通させ、111「記第1圧
力室の液相に一端が開口し他端が前記第2圧力室に開口
する輸送管を設け、前記第1圧力室の前記流体管の上方
に一端側が連通し他端側か前記第2圧力室の前記輸送管
の他端と略同−高さの位置に連通していて、前記第2圧
力室側の圧力の方が前記第1圧力室側の圧力よりも高い
ときその連通を許容する開閉弁を設け、 前記第1圧力室の気相に一端側が連通し他端側か大気に
連通していて、該第1圧力室の所定の上・下限状態によ
りそれぞれ開閉する放出調整弁を設け、たことにある。
以下、本発明の一実施例を図面に従って説明する。
第1図例おいて、1は本発明に係る熱交換器で、該熱交
換器lは本体2と、開閉弁としての放出用逆止弁3と、
流体管4と、輸送管5と、放出調整弁6とから概略植成
されている。
本体2は、密閉構造とされており、その内部は隔壁7に
より第1圧力室8と第2圧力室9とに画成されている。
第1圧力室8には、冷却媒る。その水相10には、給水
管12が外部から臨み、該給水管12の先端にはフロー
ト弁13が取付けられていて、そのフロート13aによ
り水相lOの水位が検知され、該水相1oの水位は一定
に保たれるように々っている。なお、13bは逆止弁で
ある。
第2圧力宇9は、前記第1圧力室8の上方に位置し、本
実施例の場合、その容積は該第1圧力室8の容積の1/
4とされている。隔壁7には、複数の案内管14(図中
、2つを示す。)が設けられている。これらの案内管1
4は、その一端が第2圧力室9に面する隔壁7の隔壁面
7aと面一に該第2圧力室9に開口し、その他端が、第
1圧力室8に設けられた後述する散水器15の上方に開
口していて、これらの案内管14の途中には、放出用逆
止弁3がそれぞれ設けられている。
放出用逆止弁3は、第2圧力室9側から受ける圧力が第
1圧力室8側から受ける圧力よりも大きいときのみ第1
圧力室8と第2圧力室9との連通を許容し、それ以外の
場合は前記両者8゜9の連;mは阻止されるようになっ
ている。散水器15は、一定の水を貯留できる容量を有
しており、その下端面には、該散水器15内の水を散水
するための複数の散水孔15aが穿設されている。その
散水器15の容量と複数の散水孔15aの総合開口面積
とは、常に、水を散水孔15aから散水させるために、
後述する1サイクルで案内管14から散水器15に放出
される量より1サイクルで散水孔15aから散水される
量の方が少なくなるように設計されている。
そして、その散水孔15aからの散水は、流体管4にか
かるようになっている。
流体管4は、気相11を横切るように本体2を貫通して
おり、例えば第5図に示すように、その流入口4a側が
エンジン試験線における一台のエンジン16の排気口と
接続され、高温排気ガスが該流入口48側から入いるよ
うになっている一方、その流出口4b側が排気主管17
と接続され、その排気主管17に設けられた排 □気フ
ァン18により、該排気主管17に導かれた排気ガスは
大気へ強制排気されるようになっている。流体管4の気
相11を通る部分は、伝熱管として機能し、該流体管4
を流れる高温排気ガスと、気相11及び散水孔15aか
らの散水との間で該流体管4の管壁を介して熱交換が行
われるようになっている。
輸送管5は、その一端が第1圧力宰8の水相lO底部で
水平方向を向いて開口し、その他端は、隔壁7よシもや
や上方に延びて第2圧力室9に入っていて、その他端の
先端には、逆止弁19が取付けられ、第1圧力室8から
第2圧力ネ9への該第1圧力室8の水の流れのみを許容
するようになっている。
第1圧力室8の気相11には、放出管20の−iが開口
され、その他端は大気へ開口しており、その放出管20
の途中には放出調整弁6が設けられている。この放出調
整弁6は、状態量の1つである気相11の所定の上限圧
力で開となり、所定の下限圧力で閉となるようにセット
されている。本実゛施例の場合、上限圧力をゲージ圧で
0.5 Kq/α (以下、ゲージ圧をにダ/♂Gで示
す。)、下限圧力0. I Kq/cm” Gとしであ
る。
次に作用についてl@1図〜第4図に従って説がOKq
/cm”Gとする。そして、第5図に示すエンジン16
が駆動して高温排気ガスを流し始めると、その高温排気
ガスは流体管4へと導かれ、該高温排気ガスの熱量は、
流体管4の管壁を介して気相11へ伝えられる。そのた
め、気相Uは熱膨張し、しだいに第1圧力室8の気相は
圧力を増す。第1圧力室8の気相が0.1 Kflon
”Gを越えると、第1圧力室8の水は輸送管5を上昇し
て第2圧力室9に移行し始める(第2図参照〕。すなわ
ち、本実施例の場合、第1圧力室8から第2圧力室9ま
での揚水ヘッドは1mなのである。なお、このときには
、第1圧力室8の圧力が第2圧力室9の圧力よシも高く
なっているため、放出用逆止弁3は第1圧力室8と第2
圧力室との連通を阻止している。この現象は、第1圧力
室8の圧力が上昇して0.5 Kg/cm” Gまで続
き、それに伴い第2圧力室9には、移行した水が貯留さ
れ、該第2圧力室9は圧力が上昇する。
第1圧力室8の気相圧力が0.5 Ktt/cm″Gと
なると、放出調整弁6が開となり、第1圧力室8と大気
とは連通ずる。そのため、第1圧力室8の圧力は低下し
始める。第1圧力室8の圧力が第2圧力室9の圧力よシ
低下すると、すなわち、0、4 Kf/α!Gよル低下
すると、放出用逆止弁3が第1圧力室8と第2圧力室9
との連通を許容し、第2圧力室9に貯留された水は、案
内管14を通つ゛C散水皿15に導かれる(第3図参照
)。散水器15には、水が貯留され、それと共に該散水
器15の下端面の散水孔15aから水が散水される。そ
の散水された水は、高温排気ガスを流している流t*管
4にかかシ、その水の一部は該流体管4の管壁を介して
該高温排気ガスから気化熱を奪って蒸発し、残りの水は
、第1圧力室8の水相10に戻る。そのため、第1圧力
室8の圧力状態に応じた極めて大きな工賛熱が利用する
ことができ、流体管4は著しく冷却されてその中を流れ
ている高温排気ガスは、その温度が極めて低くなる。一
方、蒸発した水は蒸気となって放出管20から大気へ放
出され、その分の第1圧力室8の水量は、フロー) 1
3aによシ検知され、それによりフロート弁13は開と
なり、給水管12はその分の水量を補給する。
る。
第1圧力室8の圧力が0.1 Kg/cm” Gとなる
と放出調整弁6は閉となる。このときには、第2圧力室
9の圧力が第1圧力室8の圧力よりもまだ高いため、第
2圧力室9の水は散水器15に放出されておシ、散水孔
15aからは土切れることなく散水されている。その散
水された水は、前記したように流体管4にかかつて蒸気
となるが、放出調整弁6が閉となって大気との連通が阻
止されているため、蒸気は第1圧力室8に貯まって該第
1圧力室8の圧力はしだいに高まる。
このとき、その水蒸気の他に流体管4から気体相11へ
の対流による伝熱もその第1圧力室8の圧力の増加に関
与する。第1圧力室8の圧力が上昇して0. I Ky
/cm’ Gとなると、低下し続けていた第2圧力室9
の圧力も同じ値となυ、これより先、第1圧力室8の圧
力の方が第2圧力室9よりも高く々る。そのため、放出
用逆止弁3が働いて第1圧力室8と第2圧力室9との連
通が阻止され、第2圧力室9の水は、散水皿J5に放出
されなくなる。しかし、このときには、散水器15は、
散水するに充分な水量を貯留しており、その水によシ次
のサイクルの第1圧力室8から散水1111115への
放出の開始まで連続して散水器15の水は散水される。
そして、蒸気がどんどん貯オリ且つ気相11が熱を受け
て第1圧力室8の圧力が0.26 Kq/cm” Gと
なると、再び、第1圧力室8の水は輸送管5を通って第
2圧力室9に導かれる。以後、このサイクルが緑り返さ
れる。以上の作用をグラフにすると第4図に示すように
なる。
以上一実施例について説明したが、本発明にあっては、
次のようなものも含む。
■ 本体2を、第6図に示すように横方向に第1BE力
室8と第2圧力室9とに画成してもよより散水器15に
持ち上げられる。なお、前記実施例と同一構成要素につ
いては同一符号を付した。
■ 輸送管5を、第2圧力室9に移行される水量の高さ
よりも高く該第2圧力室9に延ばし、放出用逆止弁3を
省略してもよい ■ 流体管4に流す流体は、液体、気体であればどんな
ものでもよい。
■ 散水器15は省略してもよい。
■ 流体管4の伝熱面積を、例えばフィンを取シ付ける
ことにより大きくするのが望ましい。
■ 冷却媒体は水に限らず、液体ならなんでもよい。
本発明は、以上述べたことから明らかなように、揚水に
動力源を使用しないので、動力源に要する費用を省くこ
とができ、循環ポンプの故障問題は生じなくなる。しか
も構成が簡単となるので、本願熱交換器の故障発生率が
低くなると共にメインテナンスが容易となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例を示す簡略正面断面図、 第2図、第3図は、第1図の動作状態図、第4図は、第
1圧力室と第2圧力室の状態変化を示すグラフ図、 第5図は1本発明に係る熱交換器を利用した場合を示す
概念図、 第6図は、他の実施例を示す簡略正面図である。 2・・・・・・本体     3・・・・・・放出用逆
止弁4・・・・・・流体管    訃・・・・・輸送管
6・・・・・・放出調整弁  8・・・・・・第1圧力
室9・・・・・・第2圧力室  10・・・・−・水相
11・・・・・・気相 (ほか1名)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)本体を隔壁によシ第1圧力室と第2圧力室とに両
    成し、 前記第1圧力室に冷却媒体を貯留して、該第1圧力室を
    液相と気相とに区画し、 前記第1圧力室の気相を通るように、高温流体が流れる
    流体管を前記本体に貫通させ、前記第1圧力室の液相に
    一端が開口し他端が前記第2圧力室に開口する輸送管を
    設け、前記第1圧力室の前記流体管の上方に一端側が連
    通し他端側か前記第2圧力室の前記輸送管の他端と略同
    −高さの位置に連通していて、前記第2圧力室側の圧力
    の方が前記第1圧力室側の圧力よりも高いときその連通
    を許容する開閉弁を設け、 前記第1圧力室の気相に一端側が連通し他端側か大気に
    連通していて、該第1圧力室の所定の上・下限状態によ
    シそれぞれ開閉する放出調整弁を設け、たことを特徴と
    する熱交換器。
JP15038782A 1982-08-30 1982-08-30 熱交換器 Granted JPS5938588A (ja)

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JP15038782A JPS5938588A (ja) 1982-08-30 1982-08-30 熱交換器

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JP15038782A JPS5938588A (ja) 1982-08-30 1982-08-30 熱交換器

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JPS5938588A true JPS5938588A (ja) 1984-03-02
JPS6214752B2 JPS6214752B2 (ja) 1987-04-03

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JP15038782A Granted JPS5938588A (ja) 1982-08-30 1982-08-30 熱交換器

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH037393A (ja) * 1989-05-24 1991-01-14 Sony Tektronix Corp 画像記録装置用ローラー
JP2006519353A (ja) * 2003-02-27 2006-08-24 オキシセル・ホールディング・ビーブイ 蒸発冷却器
CN108443905A (zh) * 2018-02-05 2018-08-24 湖南湘讯企业管理有限公司 一种节能型烟气余热回收设备

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH037393A (ja) * 1989-05-24 1991-01-14 Sony Tektronix Corp 画像記録装置用ローラー
JP2006519353A (ja) * 2003-02-27 2006-08-24 オキシセル・ホールディング・ビーブイ 蒸発冷却器
CN108443905A (zh) * 2018-02-05 2018-08-24 湖南湘讯企业管理有限公司 一种节能型烟气余热回收设备

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JPS6214752B2 (ja) 1987-04-03

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