JPS6214752B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6214752B2
JPS6214752B2 JP15038782A JP15038782A JPS6214752B2 JP S6214752 B2 JPS6214752 B2 JP S6214752B2 JP 15038782 A JP15038782 A JP 15038782A JP 15038782 A JP15038782 A JP 15038782A JP S6214752 B2 JPS6214752 B2 JP S6214752B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pressure chamber
pressure
water
pipe
gas phase
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP15038782A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS5938588A (ja
Inventor
Akio Mori
Isao Nakane
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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Filing date
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)

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
なかつた水は、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。
したがつて、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
つていた。
本発明は従来の上記問題点を解消するもので、
その特徴は、 本体を隔壁により第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圧力室に開口していて、前記第1圧力室側
の圧力の方が前記第2圧力室側の圧力よりも高い
ときに冷却媒体の第1圧力室から第2圧力室への
移動を許容する輸送管を設け、 前記第1圧力室の前記流体管の上方に一端が開
口し他端が前記第2圧力室に開口していて、前記
第2圧力室側の圧力の方が前記第1圧力室側の圧
力よりも高いときに冷却媒体の第2圧力室から第
1圧力室への移動を許容する案内管を設け、 前記第1圧力室の気相に一端が開口し他端が大
気に開口していて、該第1圧力室の所定の上・下
限圧力によりそれぞれ開閉する放出調整弁を有す
る放出管を設け、たことにある。
以下、本発明の一実施例を図面に従つて説明す
る。
第1図において、1は本発明に係る熱交換器
で、該熱交換器1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とから概略構成されている。
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、冷却媒体とし
ての水が貯留されている。従つて、第1圧力室8
は液相としての水相10と気相11とに区画され
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
10の水位が検知され、該水相10の水位は一定
に保たれるようになつている。なお、13bは逆
止弁である。
第2圧力室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
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14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皿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
通は阻止されるようになつている。散水皿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、該散水皿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
散水皿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
ら散水皿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にかかるようになつてい
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側がエンジン試験棟における一台のエ
ンジン16の排気口と接続され、高温排気ガスが
該流入口4a側から入いるようになつている一
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アン1
8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つている。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1
1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つて
いる。
輸送管5は、その一端が第1圧力室8の水相1
0底部で水平方向を向いて開口し、その他端は、
隔壁7よりもやや上方に延びて第2圧力室9に入
つていて、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圧力室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
つている。
第1圧力室8の気相11には、放出管20の一
端が開口され、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ツトされている。
本実施例の場合、上限圧力をゲージ圧で0.5Kg/
cm2(以下、ゲージ圧をKg/cm2Gで示す。)、下限圧
力0.1Kg/cm2Gとしてある。
次に作用について第1図〜第4図に従つて説明
する。
先ず、第1圧力室8と第2圧力室9とは共にそ
のゲージ圧力が0Kg/cm2G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11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0.1Kg/cm2
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までの揚水ヘツドは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の圧力よりも高くなつているた
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0.5Kg/cm2G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には圧力が上昇する。
第1圧力室8の気相圧力が0.5Kg/cm2Gとなる
と、放出調整弁6が開となり、第1圧力室8と大
気とは連通する。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の圧力より低下すると、すなわち、0.4Kg/
cm2Gより低下すると、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を通つて散水
皿15に導かれる(第3図参照)。散水皿15に
は、水が貯留され、それと共に該散水皿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体管
4にかかり、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つて蒸発
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
極めて大きな潜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つて放出管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
ト13aにより検知され、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。
第1圧力室8の圧力が0.1Kg/cm2G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の水は散水皿15に放出され
ており、散水孔15aからは止切れることなく散
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が閉となつ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に貯まつて該第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0.1Kg/cm2
となると、低下し続けていた第2圧力室9の圧力
も同じ値となり、これより先、第1圧力室8の圧
力の方が第2圧力室9よりも高くなる。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15に放出されなくなる。しかし、こ
のときには、散水皿15は、散水するに充分な水
量を貯留しており、その水により次のサイクルの
第1圧力室8から散水皿15への放出の開始まで
連続して散水皿15の水は散水される。そして、
蒸気がどんどん貯まり且つ気相11が熱を受けて
第1圧力室8の圧力が0.26Kg/cm2Gとなると、再
び、第1圧力室8の水は輸送管5を通つて第2圧
力室9に導かれる。以後、このサイクルが繰り返
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
つては、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1
圧力室8と第2圧力室9とに画成してもよい。
この場合、第1圧力室8が第2圧力室9よりも
圧力が低くなつたとき、第2圧力室9に貯留さ
れた水が案内管14により散水皿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。
散水皿15は省略してもよい。
流体管4の伝熱面積を、例えばフインを取り
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、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、5……輸送管、6……放出調整弁、8……第
1圧力室、9……第2圧力室、10……水相、1
1……気相、14……案内管、20……放出管。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 本体を隔壁により第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圧力室に開口していて、前記第1圧力室側
    の圧力の方が前記第2圧力室側の圧力よりも高い
    ときに冷却媒体の第1圧力室から第2圧力室への
    移動を許容する輸送管を設け、 前記第1圧力室の前記流体管の上方に一端が開
    口し他端が前記第2圧力室に開口していて、前記
    第2圧力室側の圧力の方が前記第1圧力室側の圧
    力よりも高いときに冷却媒体の第2圧力室から第
    1圧力室への移動を許容する案内管を設け、 前記第1圧力室の気相に一端が開口し他端が大
    気に開口していて、該第1圧力室の所定の上・下
    限圧力状態によりそれぞれ開閉する放出調整弁を
    有する放出管を設け、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 JPS5938588A (ja) 1984-03-02
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JP15038782A Granted JPS5938588A (ja) 1982-08-30 1982-08-30 熱交換器

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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5092235A (en) * 1989-05-24 1992-03-03 Tektronix, Inc. Pressure fixing and developing apparatus
NL1022799C2 (nl) * 2003-02-27 2004-08-30 Oxycell Holding Bv Dauwpuntskoeler met losneembare irrigatiemiddelen.
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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JPS5938588A (ja) 1984-03-02

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