JPS63306400A - 熱交換装置 - 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） 本発明は熱交換装置、詳しくは熱交換面に形成される凝
結液フィルムの厚さを抑制して熱交換効率を高める熱交
換装置に関する。

（従来技術） 蒸気の凝縮液化熱を利用して熱交換を行うタイプの装置
は、従来から効率の高い手段として利用されている。た
とえば、冷凍冷蔵装置、空調装置、蒸溜工業における凝
縮装置、発電所における復水器などがそうであるが、熱
交換面を介して両面の間で熱交換されるタイプでは、熱
交換面において蒸気の凝結によって液体フィルムが形成
され、熱交換効率が低下するという問題点かあり、これ
を克服するための手段が多く提案されている。

上記提案の例として、溶芯材などを用いて毛管現象を利
用して熱交換面の凝縮液を吸い取るとか、米国特許３８
６８８３０号“熱交換器の凝縮液除去装置”に開示され
るように、管壁の熱交換面に多数の細いチューブを用い
た毛細管を設けるとか、米国特許第４４０１１４８号“
不均一電場による凝縮熱交換の促進方法”に開示される
ように高電圧を印加して凝結面に形成した不均一電場に
より凝縮液を集めるとともに毛管現象を利用して凝縮液
を除去する等が挙げられる。

（従来の問題点） 上記従来技術のうち、溶芯材の毛管現象を利用して吸取
る手段は毛管が細いほど吸取能力は高い反面、流動性が
悪い。他方、太目の毛管では流動性が高い反面、吸収範
囲が低下しかついずれも凝縮液と同一水平面もしくは同
一レベルの高さにある場合、十分に機能しない。

また、上記細いチューブにより吸い出す提案では、凝縮
液と同時に蒸気または気体も吸出されるため、熱交換面
に取り付けたチューブにより吸出す動力を余分に必要と
するばかりか、気体と液体の分離手段が必要であり、手
数ら余分にかかる。

さらに、第３の方法は、上記２つの方法に比べて有効で
あるとはいえ、高電圧を用いることは危険性を伴い、複
雑かつ高価な装置が必要であり、特に凝結面が水平面と
される場合、効果が著しく低下するなとの欠点がある。

（解決しようとする課題） 本発明は上記種々の問題点に鑑みてなされたものであり
、一方の面を蒸気と接触する凝結面とする熱交換壁を隔
てて熱交換を行う熱交換器において、蒸気の流れを妨げ
ずに凝結面に凝結された凝縮液を最小限の圧力損失に止
めながら速やかに吸出すことにより、凝結面に形成され
た凝縮液フィルムの厚さを抑制して熱交換効率を有効に
高めることかできる熱交換装置を提供することを目的と
する。

すなわち、熱交換面が板状の平面または管状の曲面とさ
れるにも拘わらず、通常熱伝導率（Ｋ）の高い材料が使
われる。熱交換率がＫである熱交換壁の厚さをＸとすれ
ば、その熱伝導係数はに／Ｘであるが、一般には凝結面
の熱伝導係数（ｈ）よりも何倍もする。したがって、熱
交換壁の凝結面の熱伝導係数りを向上させることができ
れば、熱交換に寄与する全体的熱交換率が向上すること
になる。本発明の目的はこのｈ値を高めて熱交換率を向
上させることにある。

（構成） 本発明は、表面部を蒸気と接触する凝結面とした基層を
熱交換壁に隣接して設けるとともに該熱交換壁と凝結面
間に少なくとも１つの通路を設け、上記各通路と上部に
気体をかつ下部に凝縮液を合わせて収容するキャビティ
とを連通し、上記各通路に基層を貫通して凝結面に開口
する複数の毛細通孔を設け、各通路内の圧力を凝結面に
おける圧力より低下させる減圧手段を設けたことを特徴
とする熱交換装置である。

（作用効果） 本発明の上記構成の装置によれば、凝結面に形成される
凝縮液フィルムの熱伝導係数りを増大させることにより
熱交換面の熱伝導係数に／Ｘを高め得ることに着目した
ものであり、凝結面に形成された凝縮液フィルムの厚さ
が増大することによって熱伝導係数りが低下しないよう
に、減圧の手段によって絶えずフィルム厚さを所定の最
小値以下に抑え、該凝結面におけるよりも圧力を低く保
持した通路から該各凝結面に開口する毛細通孔を介して
凝縮液を連続的に吸取り、この吸取った液を通路および
マニホルドを経てコンテナーに集めることができる。し
たがって、凝結面に常に所定厚さ以下の凝縮液フィルム
が介在するように保たれ、熱伝導係数りが所定値以上に
保たれる。

本発明において、減圧手段は、コンテナーないし通路内
で凝結面における毛細通孔の開口部分に対し負圧を発生
させまたは成る範囲の負圧を保つように調節可能であれ
ばいかなる手段であってもよい。たとえば、凝縮によっ
て圧力が低下しないように常に凝結面側の蒸気圧を調節
し、凝結液を通路からコンテナーへ流動さけることによ
り圧力損失を生じさせ、コンテナー上部またはマニホル
ドから適量の蒸気を逃すことにより減圧を行う方式のも
のとか、上記通路とコンテナー間で凝縮液の流通経路に
おける適当な場所に流量調節装置を設け、凝結面上力を
流れる蒸気流量に応じて凝縮液流量を調節して圧力損失
を生じないようにするとともにコンテナーの上部に真空
ポンプを設けて上記流通経路を経て吸気を行い、吸出し
た蒸気を凝結面もしくは外部へ排出する方式のものであ
ってもよい。

また、上記負圧によって凝縮液の表面張力や、毛細通孔
における液の表面張力を所定の大きさに保持してを凝結
面上力の蒸気が凝縮液とともに吸込まれないようにする
ことができる。

コンテナ内の圧力が周囲の外部圧力より大きいまたは少
量の蒸気の排出が可能であるときには、上記の真空ポン
プに代えてレリーズ弁が使用される。

コンテナの上方空間の圧力を他の方法で凝結面の圧力よ
りも低下させることが出来れば、上記真空ポンプおよび
レリーズ弁は使用しなくてもよい。

なお、上記圧力差を他の方法で適当な範囲内の大きさに
制御できれば、上記流量調節器は使用しなくてもよい。

さらに、本発明において、熱交換壁の材料によって該熱
交換壁における凝縮液の付着力が異なるため、毛細通孔
における凝縮液の表面張力によって蒸気の進入を阻止で
きない場合も生じる。これに対しては毛細通孔の近くに
おける液の付着力を増太させるようにすればよい。

なお、本発明は凝結面と液体間の付着力を変えることな
く、凝結面材料と液体の付着力が不安定である場合、そ
の毛細通孔と凝結面間の付着力を増大させる技術を提供
するものである。

また、本発明における凝結面は単に平面または曲面とす
るに限らず、該凝結面に小さいパイプを設け、これらの
パイプの中空部を小通路となすようにしてもよい。又、
パイプの壁に多数の毛細通孔を設け、該パイプの外部表
面を凝結面とするようにしてもよい。

（実施例） 以下、本発明を実施例を示す図面とともに説明する。

第１図と第２図はそれぞれ本発明の平面状熱交換装置の
１実施例を示し、第３図は上記装置の■−■線断面図を
示す。

第１図〜第３図において、蒸気２５の入口を設けた実質
的に密閉状態のケーシング１６内に、平面状の凝結面４
を形成した熱交換壁３０を有する熱交換器６か収容され
ている。凝結面４を形成する基層に図中横方向に沿って
複数の液通路又はチャンネル３が平行状に形成され、各
通路３の一端はマニホルド５と合流し、該マニホルド５
は左下方のコンテナ７の上部と連通し、該コンテナ７に
凝縮液が貯留される。凝結面４に各通路３と貫通した多
数の毛細通孔２が開口しており、熱交換壁３０の他側部
を冷却流体２６が流通する。

上記実施例においては凝結面４が平面とされるが、これ
に限らず、たとえば凹もしくは凸状曲面、または円筒状
管の内周もしくは外周部であってもよい。

第４図と第５図は、それぞれｌ実施例における熱交換壁
部分の局部断面図を示し、凝結面４を形成する基層５０
ａ１５０ｂが熱交換壁３０ａ、３０の蒸気側壁面を覆い
、各基層５０ａ、５０ｂを貫通する多数の毛細通孔２が
設けられる。第４図の例では壁３０ａに多数の通路３ａ
が、第５図の例では平面壁３０ｂを覆う蒸気側壁の基層
５０ｂに多数の通路３ｂが設けられている。

第６図と第７図はそれぞれ断面形状が曲線波形および指
折波形とされる基層５０ｃおよび５０ｄで平面状熱交換
壁３０の蒸気側壁面を覆って該熱交換壁３０の一面とで
各通路３ｃおよび３ｄを形成するとともに各基層５０ｃ
および５０ｄの外面を凝結面４ｃ１４ｄとした実施例で
ある。凝結面４ｃ（４ｄ）は基層５０ｃ（５０ｄ、）に
設けられた複数の毛細孔２を介して通路３ｃ（３ｄ）と
連絡している。

第８図と第９図は、それぞれ基層を成す角溝形材５０ｅ
およびＵＮ形材５０ｆを熱交換壁３０の一方の面に規則
的に配置した実施例である。多数の形材５０ｅ（５０ｆ
）を用いて通路３ｅ（３ｆ）が形成され、これらの形材
の外周面と熱交換壁３０の一面の露出面部とで凝結面４
　ｅ（４ｆ）が形成される。

第１０図と第１１図は、それぞれ上記形材５０ｅおよび
５０ｆに代えて円管材５０ｇおよび５０ｈを熱交換壁３
０の一面と接触させて配置した実施例を示す。管材５０
ｇ（５０ｈ）の中空部が通路３　ｇ（３ｈ）とされ、該
管材５０ｇ（５０ｈ）に設けられた多数の毛細通孔２を
介して内外が連通される。なお、上記円管材と壁面とは
、第１１図に示す如く、該円管材の外周部分が壁面と密
接するようにして充分に一体結合させることが望ましい
。

第４図〜第１１図に凝結面４及び通路３を種々に変形し
た実施例を示す。通路３から毛細通孔２を介して凝結面
４に連絡する構成であれば上記実施例に限定されること
なく、たとえば、通路３を形成する部材の断面形状は半
円形、多角形、楕円形等であってもよく、熱交換壁は平
面、曲面または管壁面であってもよい。

さらに、通路の寸法は凝縮液を収集するに充分な大きさ
とすることが必要でありかつ通路内での液の流動による
圧力損失が最低となるようにする必要がある。各通路の
配置間隔が小さすぎると熱交換壁の占有面積が過大とな
り望ましくない。

望ましい通路の幅または直径は０　、３　ａｘ〜ｌＯ肩
肩の範囲、もっとも好ましくは０．５ｖ肩〜５ｘｍの範
囲内の大きさとされる。

凝結面が平面または平滑面とされる第４図および第５図
の実施例、並びに曲面や指折波形とされる第６図および
第７図の実施例においては、通路間の間隔は通路の幅ま
たは直径の１／４以上、好ましくは１／２〜３倍の大き
さとする。もし、凝結面か熱交換壁の一面に取り点けら
れた円管部材または溝形部材の表面とされる第８図〜第
１１図の実施例においては、部材間の間隔は１＋ｕｙ以
上、好ましくは通路幅または直径の１／４〜３倍の大き
さとする。通路内面と凝結面間の厚さは、該通路の幅ま
たは直径の１／１０以上、好ましくは１／４〜４倍とす
る。通路は垂直ないし水平状態のいかなる傾斜状態とし
てもよいが、水平状態とすれば、通路内の圧力はその高
さにほとんど影響されないようにすることができる。

上記通路内の圧力が該通路の高さに影響されないで安定
状態を保つには、各通路が水平またはほぼ水平状態にす
る必要がある また、各通路を種々の高さ位置に水平に設ける場合、各
通路の圧力差が大きくならないようにするには、好まし
くは太いマニホルド５を用いてその内部空間で液の流動
によって圧力変化が生じないようにする。特に、マニホ
ルドが垂直または急傾斜状に設置される場合にはさらに
大きな断面形状のものを使用する必要がある。なお、第
１図および第２図に示すように、マニホルド５の上端部
と下端部またはコンテナ間を分岐管５５により連通ずれ
ば、該マニホルド５の内径を大きくする必要がない。も
し、凝結面の各部分の高さの差がほとんどない場合、各
通路を水平または垂直もしくは傾斜状態に形成すること
もできる。

本発明における凝結面は平滑面に限らず、第１２図に示
すように、微細樋又は溝６２を有する凝結面４ａとする
こともできる。この凝結面４ａにおいて谷樋６２の底部
に各毛細通孔２を一列状に配置するようにすれば、核種
６２の毛細管現象により凝結面４ａ上の凝縮液を有効に
集めることができる。樋６２の断面形状は、図示するよ
うなＶ字形に限らず、Ｕ字形、梯形及び正方形、長方形
等のいずれにしてもよい。

熱交換壁または基層の形成材料として用いられる金属の
種類または表面状態によっては、凝縮液の湿潤性が低い
とか、液を弾き易くなる。このような場合、第１３図〜
第２３図に概略断面図を示すように、毛細通孔２内また
はその開口付近に湿潤性フィラメント２１，２１ａ、２
１ｂを取り付けることにより、当該凝結面を凝縮液で濡
れ易くすることができる。フィラメントとしては、金属
線もしくは条材または非金属線もしくは条材、例えば繊
維質材料を使用することができる。　　　　゛第１３図
〜第１５図に示すように、短い線条材もしくは糸を用い
た１本または複数本のフィラメントが種々の方法で毛細
通孔２に挿通される。この場合、フィラメントの太さを
適宜に選定すれば液の流通を妨げずかつ毛細通孔２から
抜は出さないようにすることができる。さらに、第１５
図に示すように、フィラメントの端部に結目５９を形成
するかまたはその端部を丸めて接着剤にて固め、第１０
図に示すように隣接した毛細通孔２に該フィラメントを
交互に連続して挿通してもよい。

第２０図は、矢印で示す通路３の延伸方向に沿って連続
糸２１ｂを毛細通孔２に互い違いに挿通した実施例、第
２１図は第２０図と同様、２本の糸２１ｂ、２１ｂを互
い違いに毛細通孔２に挿通して交叉させた実施例を示す
。

第２２図は、矢印で示す通路３の延伸方向に沿って順次
毛細通孔２に連続糸２１ｂを挿通して往復し、もう一方
の面側に突出した折返し部に他の連続糸２１ｃまたは線
条または糸２１ｄを挿通させることらできろ。なお、図
示するように、連続糸２１ｅは凝結面４または通路２の
いずれかで折り返すようにしてもよい。

第２３図は、凝結面４に沿って太めの線条２１ｅを接触
させ、各毛細通孔２に割りピン４９を差込んで該線条２
１をピン止めした実施例を示す。

第１６図は、第１２図に示す凝結面４ａにおいて、樋６
２の底部に太めの線条２１ｅまたは糸２１ｂを接触させ
、核種６２において凝縮液が充分に濡れるようにすると
ともに毛細通孔２の開口付近で毛管現象が生起し易いよ
うにした実施例である。なお、樋６２か凝結面を形成す
る管体または筒体の外周部に環状または螺旋状に形成さ
れる場合、樋６２ａの底面に線条材または糸２１ｂを巻
付けるようにしてもよい（第３０図、第３４図）。

第１７図および第１８図は、毛細通孔２の開口部に長さ
０．１〜０　、５　ａｍ、好ましくは０．２〜２１肩の
繊維６９を装着した実施例を示す。繊維６９としては細
い天然もしくはカーボン繊維、またはガラス繊維、鉱物
繊維等の人造繊維が用いられる。

繊維６９の一部または一端部を開口部付近に接着剤によ
り接着するか、または、メッキ処理をする場合、電解メ
ッキ液中に当該繊維６９を懸濁し、メッキ層の形成と同
時に繊維６９の一部を該メッキ層に付着するようにする
。

毛細通孔２の内径が比較的小さいとか、差圧がさほど大
きくない場合、または熱交換壁３０や凝結面４が濡れ易
い材料で形成される場合、毛細通孔２の開口部自体は凝
縮液で濡れ易い状態とされるから、さらに線条糸２１や
繊維６９等を取り付けることを要しないのは明らかであ
る。

毛細通孔２の形状は円形、楕円形、スロット長孔、多角
形、星形等のいずれであってもよく、毛細通孔２に線条
もしくは糸２１または繊維６９を取り付けない場合、所
定差圧のもとて凝縮液が流通可能とされる毛細通孔２の
内径または幅は通常的ｆｉｘ以下、望ましくは０．２５
〜０．０５１貫とされ、線条２１または繊維６９等を取
り付ける場合は、毛細通孔２をやや大きく形成すること
ができ、幅または内径３　、　Ｏｘｍ〜０　、１　ｍｍ
、望ましくは１゜５ｍｍ〜０　、２　ｙｍとし、各毛細
通孔２の間隔はその内径または幅の１〜３０倍の範囲内
の大きさとすることが望ましい。

蒸気２５が入口２５からケーシングＩ６内に送入され、
本発明の熱交換装置６内に冷却流動物質２６が流通し、
蒸気が凝結面４と接触して熱交換が行なわれる。凝縮液
が凝結面４に付着しかつ凝結し、このとき通路内の圧力
が凝結面の圧力より低い状態としなければならない。そ
のための減圧手段の一例を以下に述べる。

すなわち、第１図、第２図、第２３図、第２６図、第３
０図及び第３４図に示すように、コンテナ７から凝縮液
を排出する際、コンテナ７と通路３内で減圧現象が生起
するから、排出路５８に流量調節器５■を設けて該排出
路５８における液流量を制御することによって所定の圧
力差を生じさせる方法がある。また、第２図に示すよう
に、コンテナ７から蒸気を吸い出して該蒸気をケーシン
グ！６内に送入する真空ポンプ８を設けて行ってもよい
。コンテナ７内の圧力が外部より高い場合は、マニホル
ド５などにレリーズ弁２２を設け、直接ガスを放出して
減圧させるようにしてもよい。

更には、上記のいずれかの方法を選択してそれらを組み
合わせることもできる。

上記手段により制御される圧力差は、毛細通孔２の幅ま
たは内径に応じて凝縮液が表面張力に基づいて開口を塞
ぐとともに蒸気が該毛細通孔２に吸込まれないようなも
のとされる。このような圧力差は、公知の自動または手
動操作で制御して保持されるようになっている。

なお、抵抗の差圧は理論上液の表面張力に正比例し、毛
細通孔２の幅または内径の大きさに反比例するが、表面
張力は湿潤性、接触角や温度との関係により変化するの
で、前記差圧は予め実用試験により測定された値を用い
る。

コンテナ７は通路３およびマニホルド５に対応した高さ
に配置される。通路３およびマニホルド５とコンテナ７
間の高低差が大きい場合、コンテナ７の容積を大きくし
て適宜気体が溜められる余裕を残すことにより、凝縮液
の流動によって上記差圧が変動しないようにしかつ凝結
面４側で蒸気が突然中断するなどにより圧力降下をきた
したとき、凝縮液が逆方向に吸引されないようにす。な
お、上記方法に代えて第３５図に示すように、各通路３
とコンテナ７間間にチェック弁５３を介設してコンテナ
７の気体の溜め空間を形成するようにしてもよい。もし
、コンテナ７と接続している各通路の高低差が大きくな
い場合、上記コンテナの気体貯留空間７ｂを省略できる
。

第３１図は本発明の熱交換装置に適用される円筒形コン
テナ７ａの一例である。この熱交換装置は、第３２図、
第３３図および第３４図に示すように、直径があまり大
きくない円筒形熱交換器６ａを形成する管３０内に管材
５０ｇ（または５０ｈ）からなる通路３ｇ（または３ｈ
）を設け、これらの管材５０ｇ（または５０ｈ）をコン
テナ７ａに直接接続して構成される。熱交換器６ａの直
径が小さい場合、気体溜めは不要であるが、熱交換装置
６ａの直径が大きい場合は、各通路のレベルの相違によ
る差圧を制御するため、コンテナ７ａにおいて排出路５
８が没する程度の液を貯留するとともに上方に気体収容
空間を残す程度の大きさとされる。また、第３５図に示
すように、各通路３ｇ（または３ｈ）のコンテナ７ｂと
の接続部近傍゛にそれぞれチェック弁５３を設け、これ
により凝結面４側が突然気圧降下した場合の液通流を防
止することができる。

なお、上述したように、コンテナ７（７ａ、７ｂ）は方
形状に形成してもよく、特に異なるレベルに設置した多
数の通路を接続して凝縮液を収集する場合、種々のレベ
ルに存在する通路との接続が容易に行える。第３５図は
、上下方向に複数の平行円筒形状よりなる熱交換装置６
ｂから各通路とコンテナの付近にチェック弁５３を設け
、各形状のコンテナ７ｂに凝縮液を集めるようにした実
施例である。本実施例は第３１図の装置におけると略同
様、液面３９が排出路５８の上方にある。

第１図及び第２図の実施例において、コンテナ７の下部
にケーシング１６と連通する開口２７が設けられ、該コ
ンテナ７とケーシング１６の下部に凝縮液が集められ、
その液面３９ａが開口２７の上方に維持されるように制
御して雨空間１８および１７が連絡される。したがって
、雨空間１８および１７間の差圧に応じて開口２７の両
側の液面３９および３９ａのレベル差が生じる。

第２４図および第２７図の実施例において、凝結面は管
３０または３０ａの外面とされ、説明を簡略化するため
、管３０または３０ａは一本のみを示すが、ケーシング
１６ｃまたは１６ｄに複数本設けることが可能である。

又、各通路３または３ｇは第４図及び第１１図に示すも
のと同様に形成され、これらの通路は集中的にマニホル
ド５と接続される。なお、第５図〜第１０図に示すよう
な構成の通路を適用できることは勿論のことである。

ケーシング１６ｃまたは１６ｄの入口２５より導入され
た蒸気は管３０またはａＱａ内を流れる冷却液２６と熱
交換を行って凝結面上に凝結し、その凝縮液は、圧力差
に応じて毛細通孔２から縦方向に延びる通路３または３
ｇ、環状マニホルド５を介してコンテナ７ｃまたは７ａ
に集中する。なお、通路３または３ｇに流入しなかった
凝縮液はケーシング１６ｃまたは１６ｄの底部から管１
０を経てコンテナ７Ｃに入る。

第３１図及び第３５図の装置において凝結面４は管３０
の内周面とされ、該管３０内に第１１図に示すものと同
様の４本の小管５０ｇが溶接して通路３ｇが形成される
。この通路３ｇは、第４図〜第１０図に示すものを適用
できるのは勿論のことである。又、容管３０に１本また
は数本の小管５０ｇを配置することができる。管３０内
に複数の小管５０ｇが配置される場合、少なくとも１本
を最底部に配置し、他は平均的に分散して配置される。

これらの小管５０ｇは個別に管３０の端板３１または管
壁３０を貫通してコンテナ７ａまたは７ｂと接続される
。

凝縮液が毛細通孔２に付着し易くするには、たとえば上
記第１３図〜第２３図に示すように構成した手段を使用
できる。第２４図の装置は第１３図に示すものを適用し
、第２７図、第３１図及び第３５図の装置は、第１６図
に示すように、管材５０ｇ（または５０ｈ）の外周面に
沿って螺旋状樋６２ａを形成するとともに核種６２ａの
底部に毛細通孔を取り付けて液体の付着力及び毛管作用
を増大させたものである。なお、上記管材５０ｇの樋６
２ａに、第１６図に示すように線条材または糸２ｔｂが
巻付けられる。

上記実施例において、管材や溝型材は例えば溶接または
ろう骨法により熱交換壁に取付けられ、この場合、線条
もしくは糸は、金属もしくは鉱物繊維または他の耐熱性
人造繊維、たとえばテフロン、ガラス、カーボン繊維等
が用いられる。

なお、第２７図、第３１図及び第３５図の装置に第１９
図に示す手段を、第２４図の装置に第２０図〜第２３図
に示すいずれかの手段を適用することもできる。

本発明の作用効果を次の比較試験結果とともに説明する
。

比較試験において用いられた従来形式の装置（以下、比
較装置という）は、外径３７ｘｘ、肉厚７■、長さ１３
０ＲｘＯ熱交換用円筒形鋼管が水平に配置され、該銅管
熱交換壁の外周面部が凝結面とされ、該銅管内に外径５
肩貢の銅棒を挿入して水が管内壁と充分に接触するよう
にされ、通常圧力で１０３℃の水蒸気を介して熱交換す
るようにしたものである。

一方、この比較試験に用いられた本発明の熱交換装置（
以下、試験装置という）は、上記比較例と同一寸法を形
状の円筒形鋼管を用いて構成された熱交換壁部を有し、
該円筒形鋼管の外周部の凝結面に開口幅２，５■、底幅
１．２肩貢、深さ２．６Ｈの断面形状が逆台形の溝が円
周面方向にピッチ５．１をもって形成され、第４図に示
した如く、この外周を厚さ１ｍの銅シートで被覆され、
該銅シートには長手軸方向に４ｘｘ間隔をもって０．６
１φ内径の毛細通孔が当該銅管内の通路と連通ずるよう
に穿設されるとともに第１３図に示すように、各毛細通
孔には直径約０　、２　ｘｚの繊維糸がふたつ折りにし
て挿入されて構成されたものである。

比較試験は、上記試験装置および比較装置の熱交換用円
筒形銅管内にそれぞれ２５℃の水を流量２．２３ｆｆ／
分をもって流通させて行なわれた。そして、熱交換開始
後はコンテナの内部気圧を水頭圧約１００＋ｉの減圧状
態に保持され、試験中はアルメル−クロメル熱電対を用
いて、凝結面温度及び冷却水の吐出温度が１分間毎に測
定され、それぞれの温度がほぼ一定となった時の温度の
読み値が温度測定値とされた。

上記試験装置による凝結面の測定温度は９７℃、排水の
測定温度は３８℃であった。一方、上記比較装置による
凝結面の測定温度は８７℃、排水の測定温度は３６℃で
あった。

比較結果 上記試験結果から明らかなように、本発明に係る試験装
置における凝結面及び排水の両方の温度が高目であるこ
とから、熱伝導率の式 ％式％ （Ｑ；熱伝導率、ｈ：熱伝導係数、へＴ；水蒸気と凝結
面との温度差、Ａ：凝結面面積） により、試験装置によるデータと比較装置によるデータ
とを比較すると、 が得られ、本発明に係る試験装置による場合、熱交換率
が大幅に高められたことを示している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例の平面状熱交換部を有し、レ
リーズ弁及び流量調節器を使用した熱交換装置の概略構
成を示す図であり、 第２図は第１図の熱交換装置の減圧手段を真空ポンプと
した変形例の概略構成を示す図であり、第３図は第１図
および第２図の熱交換壁部分の■−■線断面図であり、 第４図〜第１！図はそれぞれ本発明に適用できる熱交換
壁部の種々の実施例の横断面図であり、第１２図は本発
明に適用できる凝結面の変形例を示す要部横断面図であ
り、 第１３図〜第２３図は本発明に適用できる熱交換部にお
ける凝縮液の付着容易化手段のいくつかの実施例の要部
横断面図であり、 第２４図は本発明の他の実施例の凝結面を管材の外表面
とした円筒状熱交換部を有する熱交換装置の縦断面図で
あり、 第２５図は第２４図の■−ｖ線断面図であり、第２６図
は第２４図のＶｌ−Ｍｌ線断面図であり、第２７図は本
発明の他の実施例の凝結面を管材を用いて形成した熱交
換部を有する熱交換装置の縦断面図であり、 第２８図は第２７図の■−■線断面図であり、第２９図
は第２７図のＩＸ−ＩＸ線断面図であり、第３０図は本
発明に適用できる凝結面を形成する管材の部分正面図で
あり、 第３１図は本発明の更にもう１つの実施例の凝結面を管
材の内面とした円筒状熱交換部を有する熱交換装置の縦
断面図であり、 第３２図は第３１図のＩＶ−ＩＶ線断面図であり、第３
３図は第３１図の■−■線断面図であり、第３４図は本
発明に適用できる凝結面を形成する管材の部分正面図で
あり、 第３５図は本発明の更に他の実施例の複数の円筒状熱交
換部を平行に配置した熱交換装置の概略縦断面図であり
、 第３６図は第３５図の熱交換装置のＩｎ線断面図であり
、 第３７図は第３５図の熱交換装置における凝結面を形成
する管部材の部分正面図である。 ２・・・毛細通孔、 ３．３ａ、　３ｂ、３ｃ、　３ｄ、　３ｅ、　３ｒ及び
３ｇ−・・通路、４．４ａ、　４ｃ、４ｄ、　、４ｅ、
　４４．４ｇ及び４ｈ・・・凝結面、５・・・マニホル
ド、　　　　　　７・・・コンテナ、６．６ａ、６ｂ、
６ｃ及び６　ｄ・・・熱交換装置、８・・・真空ポンプ
、　　　　　２２・・・レリーズ弁、３０及び３０ａ・
・・熱交換壁、 ５０ｇ及び５０ｈ・・・管材、　５１・・・流量弁、６
２・・・樋。 第１図 第３図 １ｓ６図 第７図 第８図 第９図 第１０図 第１１図 第１５図　　　　　　　　　第１９［ｉ第２０図 第２１図 第２２図 第２３図 第２４図 第、５図　　　　　　　　　　　第２６図第２７図 第３０図 第３１図

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. （１）表面部を蒸気と接触する凝結面とした基層を熱交
   換壁に隣接して設けるとともに該熱交換壁と凝結面間に
   少なくとも１つの通路を設け、上記各通路と上部に気体
   をかつ下部に凝縮液を合わせて収容するキャビティとを
   連通し、上記各通路に基層を貫通して凝結面に開口する
   複数の毛細通孔を設け、各通路内の圧力を凝結面におけ
   る圧力より低下させる減圧手段を設けたことを特徴とす
   る熱交換装置。
2. （２）毛細通孔の直径または幅を選定して該毛細通孔の
   表面部における凝縮液の表面張力に基づき凝縮液が気体
   と一緒に通路内に侵入しないようにした特許請求の範囲
   第１項に記載の装置。
3. （３）毛細通孔の内径または幅が１．０ｍｍ以下である
   特許請求の範囲第２項記載の装置。
4. （４）毛細通孔に凝縮液の付着容易化手段を設けた特許
   請求の範囲第１項に記載の装置。
5. （５）凝縮液の付着容易化手段を毛細通孔内又はその付
   近に設けた特許請求の範囲第４項に記載の装置。
6. （６）毛細通孔の内径または幅を０．１ｍｍ〜３．０ｍ
   ｍとした特許請求の範囲第５項に記載の装置。
7. （７）各毛細通孔がその内径または幅の１〜３０倍の間
   隔をもって配置される特許請求の範囲第６項に記載の装
   置。
8. （８）各毛細通孔がその内径または幅の１〜３０倍の間
   隔をもって配置される特許請求の範囲第３項に記載の装
   置。
9. （９）各通路の幅または内径が０．３ｍｍ〜１０ｍｍで
   ある特許請求の範囲第１項に記載の装置。
10. （１０）通路と凝結面間の厚さが当該通路の幅または内
    径の１／１０以上の大きさである特許請求の範囲第１項
    に記載の装置。
11. （１１）凝結面が平面状、連続波面状、摺折波面状、凹
    曲面状、凸曲面状、もしくは凹凸曲面状又は管材の外周
    面もしくは内周面である特許請求の範囲第１項に記載の
    装置。
12. （１２）凝結面が平面状、連続曲線波面状または摺折波
    面状とされかつ各通路がその直径の１／４以上の大きさ
    の間隔をもって配置される特許請求の範囲第１１項に記
    載の装置。
13. （１３）各通路がその幅または直径の１／２〜３倍の大
    きさの間隔をもって配置される特許請求の範囲第１２項
    に記載の装置。
14. （１４）凝結面が管材の外周面または内周面とされかつ
    該各管材間の間隔が１ｍｍ以上である特許請求の範囲第
    １１項に記載の装置。
15. （１５）各管材がその直径の１／４〜３倍の大きさの間
    隔をもって配置される特許請求の範囲第１４項に記載の
    装置。
16. （１６）通路と凝結面間の厚さが当該通路の幅または直
    径の１／４〜４倍の大きさである特許請求の範囲第１０
    項に記載の装置。