JPS6356475B2

JPS6356475B2 -

Info

Publication number: JPS6356475B2
Application number: JP59075790A
Authority: JP
Inventors: Haruo Uehara; Tsutomu Nakaoka
Original assignee: SAGA DAIGAKUCHO
Current assignee: SAGA DAIGAKUCHO
Priority date: 1984-04-17
Filing date: 1984-04-17
Publication date: 1988-11-08
Also published as: EP0162578A1; DE3563560D1; EP0162578B1; US4658890A; JPS60221691A

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）本発明は、加熱により気相を呈する流体を冷却
凝縮して液相にする凝縮器に関し、特に、従来に
比して格段に高性能の凝縮を効率よく行ない得る
ようにしたものである。

（従来技術）一般に、加熱水蒸気のような高温気相の作動流
体の循環途次における熱交換により動力を発生さ
せる発動プラント、あるいは、物質を精製する化
学プラント等においては必ずこの種凝縮器を使用
している。しかして、これらのプラントにおいて
従来から使用している凝縮器の伝熱部は、滑かな
面もしくは粗い面を有する円管群、あるいは、円
管外側面にフインを設けた円管群を水平もしくは
垂直に配設したものが多かつた。したがつて、か
かる構成の伝熱部乃至熱交換部を有する従来の凝
縮器、すなわち、円管群を固定配置した従来の凝
縮器においては、その凝縮性能に従来に比して有
意の向上をもたらすことは、つぎの理由によつて
極めて困難である。

(1) 上述した円管群を水平に配設する場合には、
高温気相の作動流体と冷却液との間に好適な熱
交換を行なわせるために作動流体の流動姿態と
して蛇行を採ることに基づき、作動流体の圧力
損失が大きく、しかも、その熱交換に際して、
水平に配置して内部に冷却液を流通させた各円
管の下半部には凝縮した液相の作動流体が多量
に被着するのでその下半部の熱伝導が低下し、
熱交換にはあまり寄与しなくなるので、熱伝達
係数が著しく小さくなる。

(2) 上述した円管群を垂直に配設する場合には、
高温気相の作動流体を円管配設面に沿つて上下
方向に流動させるに従い、各円管の下半円部に
凝縮した液相の作動流体の膜が厚く被着し、前
掲(1)項におけると同様に凝縮の熱交換性能が著
しく低下する。

(3) 上述のような円管群よりなる伝熱部乃至熱交
換部を有する従来の凝縮器は、伝熱管群の製
作、取付け、伝熱管群を取付けた熱交換部の隔
壁管板の穿孔作業や凝縮器全体の組立等に多大
の工数および費用を要する。

(4) 多数の伝熱管を配列固定してあるので、管の
上部で凝縮した作動液が下部の管に当たるため
に、凝縮の熱伝達係数が急激に低下する。

(5) 上述した従来の多管円筒式凝縮器に代わるも
のとして、近来、プレート式凝縮器が提案され
ているが、かかるプレート式凝縮器は、従来の
多管円筒式凝縮器に比して格段に大きい熱伝達
係数を有する反面、プレート式熱交換部内を流
通させる冷却液の方の圧力損失が著しく大きく
なる。

すなわち、従来のこの種凝縮器は、いずれの型
式のものにもそれぞれ欠点があり、高性能の凝縮
を効率よく行ない得なかつた。

（発明の要点）本発明の目的は、上述した従来の欠点を除去
し、従来に比して格段に優れた凝縮性能を呈し得
るプレート式熱交換部型式を採用して、しかも、
流体流通の圧力損失を小さくし、高性能の凝縮を
効率よく行ない得る製作容易な凝縮器を提供する
ことにある。

すなわち、本発明凝縮器は、凝縮させる気相の
流体の入口と凝縮させた液相の前記流体の出口と
を対向配設して内部を満す前記流体を流通させる
ように構成した円筒状気密容器と、この円筒状気
密容器と同軸にしてその円筒状気密容器の両端壁
を気密に貫通する回転軸を囲んでその回転軸に沿
い延在する方形状気密容器の側壁に前記円筒状気
密容器内にて回転可能にそれぞれ対向配列して取
付けた複数対の短冊状中空翼片とを備え、前記短
冊状中空翼片内の空所および前記方形状気密容器
内の空所を前記回転軸に垂直の方向にそれぞれ折
半して形成したそれぞれの半部空所を互いに連通
させるとともに前記短冊状中空翼片の先端部にて
それら連通した半部空所を互いに連通させ、前記
回転軸内の少なくとも両端壁貫通部にそれぞれ設
けた空所を前記連通した半部空所にそれぞれ連通
させ、前記回転軸を回転させるとともにその回転
軸両端部内の前記空所を介して前記連通した半部
空所に冷却液を流通させることにより、前記円筒
状気密容器内を流通する気相の前記流体を凝縮し
て液相にするように構成したことを特徴とするも
のである。

（実施例）以下に図面を参照して実施例につき本発明を詳
細に説明する。

第１図および第２図は本発明凝縮器の構成の例
をそれぞれ模式的に示す側面断面図および正面断
面図である。

図示の構成例においては、中心軸を水平に配置
した円筒形状の気密容器１の円筒側面における例
えば上端中央部に高温気相の作動流体、例えば水
蒸気の入口２を設けるとともに、その入口２に対
向させて、円筒側面における例えば下端中央部に
凝縮した液相の作動流体、例えば温水の出口３を
設けて、その円筒形状気密容器１内に作動流体を
充満した状態で流通させる。

かかる構成の円筒形状気密容器１の中心軸に中
心軸を一致させて同軸に回転軸５を配設し、その
両端部で円筒形状気密容器１の両端壁４ａ，４ｂ
を気密に貫通させ、外部より駆動して回転可能に
する。なお、図中円により囲んで示す気密貫通部
Ａ，Ｂは、メカニカルシールあるいはオイルシー
ルを用いて上述した作動流体が漏出しないように
する。

かかる構成の回転軸５を囲み、その回転軸５に
沿つて延在する長方形断面とするのが好適な気密
容器５ａを設け、例えば図示の上側面および下側
面に多数の短冊状中空翼片６ａおよび６ｂの群を
配列して取付ける。この短冊状中空翼片６ａ，６
ｂは、例えば厚さ２mm、間隔８mmにして密に配列
し、回転軸５を軸として円筒状気密容器１内にて
その容器１を満す作動流体と効率よく接触しなが
ら回転し得る長さおよび幅とする。さらに、各短
冊状翼片６ａ，６ｂの内部空所を方形状気密容器
５ａの内部空所と連通させるが、空所全域を単に
互いに連通させるのではなく、例えばつぎに述べ
るようにして、方形状気密容器５ａの一端部から
圧入した冷却液が各翼片６ａ，６ｂの内部空所を
萬遍なく巡回流通したうえで気密容器５ａの他端
部から排出されるようにする。

すなわち、まず、例えば、第２図に示すよう
に、方形状気密容器５ａの上下両側面に対向配列
して取付けて互いに連通させたそれぞれの内部空
所を縦断して、回転軸５に垂直の仕切板１２を設
け、互いに連通した内部空所を例えば図示の左右
半分ずつの半部空所１０と１１とに２分し、かか
る半部空所１０と１１との上下両端部を各翼片６
ａ，６ｂ内にて連通させる。さらに、方形状気密
容器５ａ内を貫通する回転軸５に平行に、例えば
管壁に多数の開孔を設けた導入管８と排出管９と
を容器５ａのほぼ全長に亘つて固定配置するとと
もに、例えば回転軸５が円筒状気密容器１の両端
壁４ａ，４ｂを貫通する部分において回転軸５内
に空所を形成し、その一端部の内部空所を導入管
８に連結するとともに、他端部の内部空所を排出
管９に連結し、かかる回転軸内空所を気密容器１
の外部に近接配置した冷却液溜め（図示せず）内
にて開口させる。なお、回転軸５はその一端に設
けたカプラ７を介してモータＭに結合させて駆動
し、適切な所要の速度で回転させる。

上述のようにして、凝縮させるべき作動流体を
満した円筒状気密容器１内に、その容器１内の空
所と隔離した冷却液用流通路を構成し、導入管８
に連通する方の冷却液溜め（図示せず）に冷却液
を圧入すれば、その冷却液は、回転軸５端部の内
部空所を介して導入管８に圧入され、導入管８の
全長に亘つて設けた多数の開孔から萬遍なく噴出
して半部空所１０に入り、各翼片６ａ，６ｂ内を
流れて先端部で半部空所１１に入り、全長に亘つ
て多数設けた開孔から排出管９に流入し、回転軸
５他端部の内部空所を介して他方の冷却液溜めに
排出される。かかる流通の途中、各翼片６ａ，６
ｂの壁面に内外から接する高温気相の作動流体と
冷却液との間で熱交換が行なわれ、入口２から流
入した高温気相の作動流体は、凝縮して液相とな
り出口３から流出する。したがつて、各翼片６
ａ，６ｂの壁面は、かかる熱交換が効率よく行な
われるように、平滑面とするよりも溝形フルート
や波形の凹凸面とするのが好適である。さらに、
かかる熱交換により作動流体を凝縮させる各翼片
は適切な速度で回転しているので、凝縮した液相
の作動流体は翼片面に被着することなく遠心力に
よつて周囲に飛び散る。したがつて、熱交換を行
なう翼片面には、その全面に亘つて、常時、高温
気相の作動流体が直接に接していることにより、
凝縮熱伝達係数は、従来のこの種プレート式熱交
換部を備えた凝縮器におけると同様に各翼片を静
止させた場合に比して少なくとも２倍、適切な設
計のもとにおいては10倍以上、と格段に増大させ
ることができる。しかも、かかる回転翼片により
凝縮を行なわせれば、気相作動流体に対する圧力
損失は０に等しく、また翼片内を流通する冷却液
にも遠心力が作用して、その圧力損失を著しく軽
減することができる。

なお、本発明凝縮器の構成乃至構造、特に、冷
却液流通路の構成乃至構造は、上述した図示の例
に限ることなく、本発明の要旨、特に、回転翼片
よりなる熱交換部に萬遍なく冷却液を流通させる
点を逸脱しない範囲において、必要に応じ、種々
の変更を施して構成し得ること勿論である。

（効果）以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、凝縮器、特に、従来から高効率とされていた
プレート式熱交換部を備えた凝縮器に関し、つぎ
のように従来に比して格段に優れた凝縮性能が得
られる、という顕著な効果が得られる。

(1) 伝熱板を回転させて凝縮液体を飛散させるの
で、静止時に比して２〜10倍程度に格段に高い
凝縮熱伝達係数が得られる。

(2) 凝縮されるべき気相の流体と熱交換を行なう
例えば冷却液の熱伝達係数も大きくなる。

(3) 凝縮させるべき気相流体の凝縮器入口におけ
る圧力損失が小さいので、気相流体流通のため
のポンプ動力が従来に比して格段に軽減され
る。

(4) 加熱、被加熱双方の流体の熱伝達係数が大き
いので、熱交換部を主要部とする凝縮器全体の
占有容積が従来に比して格段に小さくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明凝縮器の構成例を模式的に示す
側面断面図、第２図は同じくその構成例を模式的
に示す正面断面図である。１……円筒状気密容器、２……作動流体入口、
３……作動流体出口、４ａ，４ｂ……両端壁、５
……回転軸、５ａ……方形状気密容器、６ａ，６
ｂ……短冊状中空翼片、７……カプラ、８……導
入管、９……排出管、１０，１１……半部空所、
１２……仕切板、Ａ，Ｂ……気密貫通部、Ｍ……
モータ。

Claims

【特許請求の範囲】

１凝縮させる気相の流体の入口と凝縮させた液
相の前記流体の出口とを対向配設して内部を満す
前記流体を流通させるように構成した円筒状気密
容器と、この円筒状気密容器と同軸にしてその円
筒状気密容器の両端壁を気密に貫通する回転軸を
囲んでその回転軸に沿い延在する方形状気密容器
の側壁に前記円筒状気密容器内にて回転可能にそ
れぞれ対向配列して取付けた複数対の短冊状中空
翼片とを備え、前記短冊状中空翼片内の空所およ
び前記方形状気密容器内の空所を前記回転軸に垂
直の方向にそれぞれ折半して形成したそれぞれの
半部空所を互いに連通させるとともに前記短冊状
中空翼片の先端部にてそれら連通した半部空所を
互いに連通させ、前記回転軸内の少なくとも両端
壁貫通部にそれぞれ設けた空所を前記連通した半
部空所にそれぞれ連通させ、前記回転軸を回転さ
せるとともにその回転軸両端部内の前記空所を介
して前記連通した半部空所に冷却液を流通させる
ことにより、前記円筒状気密容器内を流通する気
相の前記流体を凝縮して液相にするように構成し
たことを特徴とする凝縮器。