JPS5941117B2 - 凝縮熱伝達促進装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は凝縮型熱交換器の伝熱面に付着形成された液膜
の厚みを薄くし、以って熱交換率を高めた凝縮熱伝達促
進装置の改良に関する。

省エネルギを推進するには低温廃熱の利用が重要である
。

現在１００°以下の低温廃熱は殆んど回収されてなく、
主要工場から廃山される熱量の６０％近くが１００℃以
下の低温廃熱であることを顧みた時、低温廃熱からのエ
ネルギ回収は脱石油、省石油時代に不可欠となるもので
ある。

低温廃熱エネルギの回収を行う場合、フレオン等の低温
沸点物質を用いて発電を行うことが有力な手段の一つで
ある。

ところが、熱源が低温であるため、火力発電と比べると
発電効率が低く、また熱源と冷却水との温度差が小さい
ために火力発電と同程度の出力を得るには凝縮及び蒸発
熱交換器の伝熱面積の大きさをボイラ、復水器と比べて
１０倍以上としなけれはならない。

このため、低温廃熱利用の発電プラントでは熱交換器の
建設コストが大きすぎるものとなる欠点を生じ、実用化
の障害となっている。

熱交換器の小型化には、熱交換率の改善、向上が必要で
ある。

従来は、伝熱面積を広げながら全体構造を小型化するよ
うに伝熱表面に工夫を加えたり、伝熱面を構成する材質
を改良したりしているが、未だ飛躍的に熱交換率を向上
させるものとはなっていない。

又、使用媒体の表面張力を利用したり、滴状凝縮を利用
して伝熱面に凝縮付着する液膜を薄くする方法も提案さ
れているが、低温廃熱回収サイクルで通常使用される媒
体、フレオン等には向かない。

本発明者等は、高圧電極が液体界面を引き寄せることを
発見し、これを凝縮熱伝達面の液膜から液体を吸い出す
ことに応用した特許出願をした。

（特開昭５６−４２０９６号） ところが既出願は、高電圧電極が液体を引き寄せる事実
を発見するのみで、理論的解明に関しては末だ不十分な
一面があった。

そこで、液体の引き寄せ効果を不平等電界中での気−液
界面の不安定の発生とそれに引き続く不平等電界による
液体の引き寄せ現象と仮定して理論解析し、これを実験
結果と比較した結果、理論解析値と実験値が一致した。

この理論解析及び実験についてはこの特許出願に添付し
た第１８回日本伝熱シンポジウム講演論文集（昭和５６
年６月２３日〜６月２５日、於仙台市）予稿に示すとお
りである。

この結果、高圧電極の液体の引き寄せ効果は理論的に成
り立つことが判明した。

ところが、既出願では電極として針電極又は重力方向に
延設された線電極を用いているため、液の吸い出しが不
十分となるものであった。

すなわち、針電極を用いるものでは、伝熱面に多数の針
電極を対設せねばならず、実施において他の困難を生ず
る恐れがある。

さらに、吸い出された液の一括処理にも困難を生ずる恐
れがある。

一方、重力方向に延設した線電極では、線電極に引き寄
せられた液体の排出処理に困難があり、ひいては線電極
上に付着した液体どうしが干渉して液体の引き寄せ効果
を減する恐れがある。

上述の如く、既出願の発明では、実施面において、他の
困難を生ずる恐れがあるので、更に改善の余地がある。

本発明の目的は、既出願の発明を改良し、高圧線電極の
取付構造によって上述の欠点を改善せんとするにある。

以下、図によって詳しく説明する。

第１図は既出願の線電極の延設構造を示すもので、線電
極１は伝熱面２に対して重力方向に延設されている。

線電極１と伝熱面２との間に高電圧をかけると、伝熱面
２上に形成された液膜３の界面が線電極１の方向へ引き
寄せられる。

この引き寄せられた液体は線電極１上を下方へ流下する
が、この液体流下によって線電極１の液体引き寄せ効果
が低下する恐れがある。

この欠点を除くには、線電極１へ引き寄せられた液体を
直ぐに排出する構成を必要とするが、簡単な構造の液体
引き出し構造を見出すには困難がある。

第２図イ、幀ま、本発明の一実施例を示すもので、伝熱
面４に対して重力方向と直交して線電極５を対設する。

線電極５はアクリル等の絶縁材からなる細長い保持具６
上に延設される。

保持具６の線電極５取付部位の僅か下方には細孔７が長
手方向に多数斜設され、線電極５に引き寄せられた液体
を排出するようになっている。

線電極５と伝熱面４との間に高電圧がかけられると、伝
熱面４上の液膜８の界面が線電極５へ引き寄せられる。

このため、伝熱面４上の液体が伝熱面４から保持具６側
へ移動する。

保持具６へ移動した液体は細孔７を伝って外部へ引き出
され、下方へ滴下する。

上記の構成、作用によると、線電極へ引き寄せられた液
体の排出が容易である。

さらに、線電極に引き寄せられた液体が互いに干渉しな
い。

又、線電極が対向する伝熱面の上方位置の液膜厚みが一
率に薄くなるので、上下方向に多数本線電極及び保持具
を平行に延設すると伝熱面全面において均一に熱交換率
が向上するものとなる。

第３図のイ、口は本発明の他の実施例を示すもので、線
電極９が重力方向に直交して多数本平行に延設され、か
つ線電極９と直交してナイロン等の絶縁材からなる縦線
１０を設けている。

線電極９と縦線１０とは、その直交叉する部位で固着さ
れている。

縦線１０の下方端は伝熱面１１から離れる方向に曲げら
れており、滴下された液体が伝熱面１１へ接しないよう
にしている。

上記実施例によると、線電極の構造が簡単化され、かつ
引き寄せられた液体の排出も縦線に沿って容易に行われ
るものとなる。

又、線電極と縦線とが交叉した点に液体が表面張力によ
り引き付けられる効果もあるので、電気的な引き寄せ効
果と相俟って一層液体引き寄せ効果が顕著となる。

又、伝熱面の全面に亘って線電極を張りめぐらせるのに
有利な構成である。

次に、線電極の在り方について種々の実験を行った結果
、以下のことが判明した。

第４図は引き寄せ効果発生電圧ψ（ＫＶ）を縦軸とし、
横軸に電極間隔Ｄ （ｍｍ ）として一本の線電極と二
本の線電極とを比較実験した結果である。

ここで電極間隔りは伝熱面と電極の間隔である。

一本の線電極の特性は△で示す如く電極間隔りが３ｍｍ
近くまでは二本の線電極の特性、○で示す値よりも高い
。

なお、各電極間隔を１ｍｍとした三本の線電極では引き
寄せ効果が発生しなかった。

以上のことから、比較的低い高電圧域で引き寄せ効果を
得るには二本の線電極を設けることが望ましいことが判
明した。

第５図は二本の線電極の間隔Ｗ （ｍｍ ）と引き寄せ
効果発生電圧ψ１（ＫＶ）との関係を示す特性図である
。

図からも判るとおり、間隔Ｗが１ｍｍ前後のとき最小の
引き寄せ効果発生電圧きなっている。

以上説明したことから、電極間隔の実用範囲であるＤ＝
２．５ｍｍ以下では常に二本の線電極の方が低電圧で済
み、かつ線電極間隔がＩＭ程度となるように平行に延設
することが望ましいことが判明した。

したがって、第２図の線電極の変わりに第６図に示す如
く、一対の線電極１２１，１２２を設ける構造とするこ
とが望ましい。

又、第３図の線電極にかえて、第７図に示す如く一対の
線電極１３．．１３□を一個の線電極に置き換え、これ
を縦線１４と交叉させる構造とすることが望ましい。

以上説明したとおり、本発明によると伝熱面の全面に亘
って均一に熱交換率を高めることが可能となり、又、引
き寄せられた液の排出が簡単な構造の排出手段により行
われるものとなり、さらに引き寄せられた液が互いに干
渉して熱交換率を低下させることがない。

さらに又、縦方向に延設した多数の線電極では、線電極
間隔を開けすぎると中間位置の液膜を薄くすることがで
きないが、本発明では線電極の上方位置の伝熱面の液膜
を均一に薄くでき、上下方向の線電極の総数を少なくす
ることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は既出類の電極を示す断面図、第２図のイは本発
明の一実施例を示す断面図、口はイの右側面図である。 第３図イは本発明の他の実施例を示す断面図、口はイの
右側面図である。 第４図は一本の線電極と二本の線電極による液体引き寄
せ効果発生電圧と電極間間隔との特性を示す図、第５図
は二本の線電極における液体引き寄せ効果発生電圧と線
電極間隔との特性を示す図である。 第６図は本発明の他の実施例を示す断面図、第７図は本
発明のさらに他の実施例を示す断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 凝縮伝熱面に高圧電極を対設し、凝縮伝熱面の液膜
   界面を高圧電極へ引き寄せ、凝縮伝熱面の液膜厚みを低
   減させる装置において、高圧電極を重力方向と直交する
   線電極からなり、該線電極に液体排出手段を設けてなる
   凝縮熱伝達促進装置。 ２ 液体排出手段が、線電極の保持具と、該保持具に設
   けられた細孔とからなり、線電極の取付部位の下方に前
   記細孔が開孔されたことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の凝縮熱伝達促進装置。 ３ 線電極が上下方向に平行に延設された複数本からな
   り、液体排出手段が該線電極と直交し、かつ絶縁材から
   なる縦線からなり、前記線電極に引き寄せられた液体が
   縦線に沿って流下排出されることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の凝縮熱伝達促進装置。 ４ 線電極が平行に延設された一対の線電極からなるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項のいず
   れか１項記載の凝縮熱伝達促進装置。