JPS63127095A - 伝熱面積可変熱交換器 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は伝熱面積を変化させることのできる熱交換器
に関する。

〔従来の技術及びその問題点〕

ガスエンジン等の排熱を回収してコジェネレーションシ
ステム等を構成する場合、最大計画値負荷で運転されて
いるときは計画通りの性能、効率を示すものであっても
、従来これが部分負荷運転になったとき受熱側が通常の
熱交換器を使用している場合、熱供給側から流れる温水
等の流体の流量を少なくすると温度が低下してしまい、
受熱側の冷媒液等との温度差が接近して受熱側の効率が
著しく低下した上、熱供給側の温水等の流体（エンジン
の冷却水等）の温度も下がってしまい過冷却に伴う熱効
率低下のほか潤滑性能にも影響することになる。

このとき温水等の流体の流量を変化することにより交換
熱量を多少、少なくすることはできるが、伝熱面積一定
の場合はその影響が大きく、熱量の大巾な変化には対応
することができなかった。

本発明はこの温水等の熱供給側を流れる流体の温度を一
定温度以上に保つために受熱側熱交換器の伝熱面積を自
動的に変化させて交換熱量を放熱側、受熱側共にその適
性値に調整しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

そのため本発明は、第１図（ａ）に示すように、温水を
伝熱管（１）に流して熱交換を行なう熱交換器にぶいて
、該伝熱管（１）最高さ部位が少なくとも伝熱管（１）
入側又は出側の位置とほぼ同じ高さにあり、且つその最
高さ部位と入側又は出側との間に垂直方向の屈曲がない
ように伝熱管（１）を設置すると共に、該伝熱管（１）
内に圧縮ガスの供給及び排出ができ、且つ供給した圧縮
ガスのガス圧が調整できるガス注入装置（２）を設けた
ことを基本的特徴とするものである。

上記の伝熱管（１）の設置の仕方は、該伝熱管（１）内
に圧縮ガスを供給した場合、ガスは常にその最高さ部位
にたまるが、たまったガスによって伝熱管（１）内の温
水の流れがストップしたり、又、供給したガスを再び排
出する際（縮少した伝熱面積を再び元に戻す場合等）、
ガスが伝熱管（１）最高さ部位に残ってしまう（伝熱面
積が元に戻らない等）のを防止するためである。以上の
ような設置方法としては伝熱管（１）を同図に示すよう
に横型にしたものが一般的である。

〔作　　用〕

運転条件により、交換熱量を少なくしたいときには、ガ
ス注入装置（２）から伝熱管（１）内に圧縮ガスを供給
し、第１図（ｂ）に示すように、該伝熱管（１）向上部
にガスを充填せしめて、伝熱実効面積を少なくする。そ
の際、ガス圧を調整して交換熱量の調整を行なう。反対
に交換熱量を再び元に戻すようにしたいときには、ガス
注入装置（２）により伝熱管（１）内から圧縮ガスを抜
き、その伝熱実効面積を再び元の状態に戻すようにすれ
ば良い。

〔実施例〕

次に本発明の具体的実施例を図面に基づいて以下説明す
る。

第２図は、熱吸収冷凍機の構造を示しており、蒸発器（
１００）、吸収器（１０１）、再生器（１０２）及び凝
縮器（１０３）の囲者により構成されている。

そのうち、蒸発器（１００）と吸収器（１０１）　（以
上低圧側）及び再生器（１０２）と凝縮器（１０３）　
（以上高圧側）を夫々まとめて複胴としている。又、こ
の冷凍機では水と臭化リチウム（ＬｔＢｒ）の混合溶液
を用い、このうち、水が冷媒の役目、ＬＩ　Ｂｒが吸収
剤の役目をつとめている。

以上の冷凍機の機能を説明すると、次のようになる。

まず蒸発器（１００）内では冷水から熱をうばって水が
蒸発し、水蒸気となる。この水蒸気は吸収器（１０１）
に入り内部でＬｉ　Ｂｒの溶液に吸収される。水蒸気を
吸収した希溶液は吸収液ポンプ（１１０）により熱交換
器（１１１）を経て再生器（１０２）に入る。この中で
本実施例に係る熱交換器の伝熱管σω群中を流れる温水
により加熱され。

希溶液中の水蒸気は追出されて濃溶液となり、吸収器（
１０１）に戻る。追出された水蒸気は低圧の凝縮器（１
０３）で凝縮し、水となって蒸発器Ｑｏｏ）に入る。

第３図は、上記熱吸収冷凍機の再生器（１０２）中で用
いられる本発明の一実施例に係る熱交換器の構造を示す
縦断面図である。

該熱交換器は、再生器（１０２）内の側壁面側から水平
方向に延出し、且つガスエンジンの冷却番こより生じた
温水をその中に循環せしめるＵ字型伝熱管１１群と、該
伝熱管ａ１群の出口側から液面制御用の圧縮ガスを供給
し又これを排出するガス注入装置（イ）とからなる。

このうち前記伝熱管００群を図面上の一つをとって説明
する。該伝熱管（１１は、仕切壁（３１）によって内部
を温水入側空間と出側空間とに仕切られた氷室（至）を
介して、再生器（１０２）冷媒液内に水平方向に張り出
すような状態で取付けられている。即ち、伝熱管（１１
の一端部を氷室（至）の温水入側空間に連通ずる状態で
固着させ、他端部を出側空間に連通ずる状態で固着せし
める。そわと共に、再生器（１０２）内に該伝熱管Ｑｌ
が突出せしめられる向きで、前記氷室（至）全体を、再
生器（１０２）側壁面に（そこに設けられた開口を塞ぐ
ような状態にして）固着せしめる。該氷室（至）の温水
入側空間はガスエンジンの冷却水排出側につなげられ、
エンジンの冷却時に昇熱せしめられて温水となった冷却
水が流入してくるため、伝熱管Ｏｎ下部からその中にそ
の温水が流れ込むことになる。一方、氷室（至）の温水
出側空間はガスエンジン冷却水供給側につなげられ、伝
熱管α〔内を流れその上部から出てきた温水をガスエン
ジン側に戻すことになる。このようにして温水が循環す
る伝熱管←＠は再生器（１０２）内で横型に設置された
Ｕ字型をしているため、該伝熱管（１１の最高さ部位は
ちょうど伝熱管ＯＩ出側の高さ位置（その出側から水平
方向に延出する位置）にあり、且つその最高さ部位と伝
熱管α０出側との間に垂直方向の屈曲がなく、該伝熱管
α（至）内に圧縮ガスを供給した場合でも、たまったガ
スによって伝熱管（１１内の温水の流れがストップした
り、ガスを排出する場合に伝熱管α〔内に該ガスが残っ
てしまうことはない。

又、前記ガス注入装置■は、圧縮ガス供給源（図示なし
’）（！：、そこから氷室（至）の温水出側空間上部に
導通するガス管Ｃυと、該ガス管（２１）の途中に設け
られた調整弁＠とからなる。

この調整弁（イ）は、開くと氷室（至）の温水出側空間
を介して伝熱管αυ内に圧縮ガスを供給することができ
、且つその開度調整によってそのガス圧を調整すること
が可能となるが、反対に閉じると伝熱管（１（１）側の
圧縮ガスが大気放散可能な状態となり、該伝熱管ＯＩ中
を流れる温水の圧力により伝熱管（ｉｏ内にたまった圧
縮ガスが氷室（至）の温水出側空間方向に押し戻される
ことで調整弁（（支）から大気中に放散されることにな
る。

尚、本実施例では氷室Ｇ１の温水出口側に温度検出器（
４０）を設け、更にその検出値に基づいて前記調整弁（
２２の開閉及び開度調整を行なうレベルコントローラ（
４１）を設置している。

本実施例の熱交換器は、上述のようにガスエンジン側か
ら氷室（至）の温水入側空間に流れる温水が伝熱管（１
１内部に流され、該伝熱管（１１下部からＵ字状に反転
して水室Ｃ３（＋１の温水出側空間内に循環せしめられ
る間に、再生器（１０２）中の冷媒液と熱交換を行なう
が、温水出口温度を温度検出器（４０）により検値して
その値が初期計画値より低くなりつつある場合はレベル
コントローラ（４１）が作動し、調整弁（社）により温
水より圧力が少し高めの圧縮ガスを氷室（至）の温水出
側空間を介して伝熱管ａｌ内に供給し、該伝熱管α０の
伝熱実効面積を少なくする。

この時、調整弁＠の開度調整により伝熱実効面積を適度
の大きさに制御する。又、温水出口温度が高くなってき
たら、調整弁（イ）を閉じて供給した圧縮ガスを大気開
放側に放出して温水液面を上昇させ、伝熱実効面積の増
大を図る。以上のような作動により実質的交換熱量の制
御がなされることになる。

〔考案の効果〕

以上説明した本考案の熱交換器によれば、運転条件によ
り交換熱量を著しく少なくしたいときに、伝熱管内に圧
縮ガスを供給して積極的にその伝熱面積を変えることに
より、エンジンや排熱吸収冷凍機等の熱発生・熱利用機
器の運転条件を適性に保つことができるという優れた効
果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　（ｂ）は本発明の基本的構成を示す縦断
面図、第２図は本発明の一実維例に係る熱交換器の設け
られた再生器を有する熱吸収冷凍機の構造を示す説明図
、第３図は本実施例の熱交換器の構成を示す縦断面図で
ある。 図中、（１１（１■は伝熱管、（２）ｆ２ｆ）はガス注
入装置、Ｃυはガス管、（２つはＡ整弁、（至）は氷室
、（１０２）は再生器を各示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 温水を伝熱管に流して熱交換を行なう熱交換器において
   、該伝熱管最高さ部位が少なくとも伝熱管の入側又は出
   側の位置とほぼ同じ高さにあり、且つその最高さ部位と
   入側又は出側との間に垂直方向の屈曲がないように伝熱
   管を設置すると共に、該伝熱管内に圧縮ガスの供給及び
   排出ができ且つ供給した圧縮ガスのガス圧が調整できる
   ガス注入装置を設けたことを特徴とする伝熱面積可変熱
   交換器。