WO2001069161A1 - Condenseur - Google Patents

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WO2001069161A1
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medium
condenser
liquid
cooling pipes
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Yasunobu Kawakami
Tsutomu Takahashi
Hiroyoshi Taniguchi
Hiroyuki Niikura
Kiyoshi Katahira
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Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D5/00—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
    • B01D5/0057—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation in combination with other processes
    • B01D5/0072—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation in combination with other processes with filtration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
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    • B01D5/0003—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation by using heat-exchange surfaces for indirect contact between gases or vapours and the cooling medium
    • B01D5/0012—Vertical tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D5/0078—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation characterised by auxiliary systems or arrangements
    • B01D5/009—Collecting, removing and/or treatment of the condensate
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28B—STEAM OR VAPOUR CONDENSERS
    • F28B1/00—Condensers in which the steam or vapour is separate from the cooling medium by walls, e.g. surface condenser
    • F28B1/06—Condensers in which the steam or vapour is separate from the cooling medium by walls, e.g. surface condenser using air or other gas as the cooling medium
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28B—STEAM OR VAPOUR CONDENSERS
    • F28B9/00—Auxiliary systems, arrangements, or devices
    • F28B9/04—Auxiliary systems, arrangements, or devices for feeding, collecting, and storing cooling water or other cooling liquid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F19/00—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers
    • F28F19/01—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using means for separating solid materials from heat-exchange fluids, e.g. filters

Definitions

  • the gaseous medium supplied to the medium passage connected to the heat radiating means is cooled by exchanging heat with the heat radiating means, and the liquid phase medium in which the gaseous medium is condensed is placed below the medium passage.
  • the present invention relates to a condenser for recovering the liquid medium recovery means provided.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-48076 describes a Rankine cycle apparatus provided with a vane type expander. It converts the pressure energy of high-temperature and high-pressure steam generated by an evaporator using a gas parner as a heat source into mechanical energy through a vane-type expander, and converts the resulting low-temperature and low-pressure steam into a condenser. After the water is condensed, the water is returned to the evaporator again by the water supply pump.
  • a condenser for condensing a gaseous medium to convert it into a liquid phase medium has a large number of cooling fins stacked with a gap through which the cooling medium can pass. 1 and a large number of cooling pipes 0 2 penetrating vertically through the cooling fins 0 1, and the gas phase medium supplied from the upper end of the cooling pipe 0 2 passes through the inside of the cooling pipe 0 2 In the meantime, heat is taken away by the cooling fins 01, condensed in the liquid phase medium, and drops from the lower end of the cooling pipe 02.
  • Reduce the diameter of the cooling pipe 02 in order to reduce the size of the condenser that condenses the gas phase medium and converts it into a liquid phase medium, and to maintain a high heat exchange rate per unit volume with the gas phase medium.
  • the cooling pipe 02 is made thinner, the liquid phase medium becomes spherical due to the surface tension of the liquid medium D, so that the liquid droplet D easily accumulates at the lower end of the cooling pipe 02 due to the effect of the surface tension and is hard to drop. Become. If the lower end of the cooling pipe 02 is blocked by the droplet D in this way, it becomes difficult for the gas phase medium to flow inside the cooling pipe 02, and the performance of the condenser is greatly reduced. It is necessary to remove the droplet D accumulated at the lower end of the cooling pipe 02 by means.
  • An object of the present invention is to effectively drop accumulated liquid phase medium droplets to prevent the performance of the condenser from deteriorating.
  • a gaseous medium fed to a medium passage connected to a heat radiating means is cooled by exchanging heat between the heat radiating means and the gas radiating means.
  • a condenser for collecting the condensed liquid-phase medium in a liquid-phase medium collecting means provided below the medium passage the liquid-phase medium comes in contact with droplets of the liquid-phase medium accumulated in a lower end opening of the medium passage, and
  • a condenser is provided, which is provided with a droplet breaking means for breaking up the droplet and collecting the liquid phase medium in the liquid phase medium collecting means.
  • the droplet breaking means is brought into contact with the droplets of the liquid phase medium collected in the lower end opening of the medium passage of the condenser, so that the droplets are broken by the droplet breaking means and the medium passage is formed.
  • a condenser characterized in that a distance between a lower end opening of the medium passage and an upper end of the droplet breaking means is set smaller than a maximum vertical dimension of the droplet.
  • the droplet breaking means since the upper end of the droplet breaking means is provided close to the lower end opening of the medium passage, the droplet of the liquid-phase medium accumulated in the lower end opening of the medium passage becomes large before the droplet grows large. It is possible to minimize the time during which the lower end opening of the medium passage is closed with the droplet by contact with the breaking means and dropping.
  • the droplet breaking means resonates with the vibration input from the outside and moves relative to the droplet, and the chance of the droplet breaking means coming into contact with the droplet increases.
  • the droplet can be effectively broken and dropped from the lower end opening of the medium passage.
  • a condenser is proposed, wherein the droplet breaking means includes a filter for filtering the liquid phase medium.
  • the droplet breaking means includes the filter, the broken droplet can be quickly sucked from the lower end opening of the medium passage by the capillary action of the filter.
  • the suctioned droplets can be filtered through a filter to remove dust.
  • the cooling pipes 14 of the embodiment correspond to the medium passage of the present invention
  • the cooling fins 16 of the embodiment correspond to the radiating means of the present invention
  • the water collecting tray 21 of the embodiment corresponds to the liquid of the present invention.
  • the needle-like member 24 and the filter 31 of the embodiment correspond to the phase medium collecting means, and correspond to the droplet breaking means of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of a Rankine cycle device of an internal combustion engine
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a condenser
  • FIG. FIGS. 4A to 4C are diagrams illustrating the operation of a process in which a droplet is broken.
  • FIGS. 5 to 6C show a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view corresponding to FIG. 3, and FIGS. 6A to 6C are operation explanatory views.
  • FIG. 7 is a view according to a third embodiment of the present invention and corresponding to FIG.
  • FIG. 8 is a view according to a fourth embodiment of the present invention and corresponding to FIG. 9A to 9C are diagrams showing the growth of droplets in a cooling pipe of a conventional condenser.
  • FIGS. 1 to 4C a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4C.
  • FIG. 1 shows the overall configuration of a Rankine cycle device 2 of an internal combustion engine 1 in which the condenser of this embodiment is used.
  • the upper housing 11 provided at the upper part of the condenser 5 has a cylindrical joint 11 a at one end in the longitudinal direction, and the lower surface opening is closed by welding the upper substrate 12.
  • the joint 11 a is connected to an expander 4 (see FIG. 1) via a steam supply pipe 13.
  • Upper ends of a number of cooling pipes 14 extending upward and downward are fixed to the upper substrate 12 of the upper housing 11, and the vicinity of the lower ends of these cooling pipes 14 are fixed to the lower substrate 15.
  • the capillary generated by the surface tension of the liquid phase medium The influence of the tube force increases, making it difficult to remove the liquid phase medium droplets, and furthermore, the final droplets easily block the inside of the cooling pipes 14.
  • the droplet does not fall until it balances its own weight according to the droplet diameter, and the droplet diameter grows larger than the diameter of the cooling pipes 14. If the clearance between the liquid breaking means described below and the end of the cooling pipes 14 is made equal to or less than the droplet diameter almost determined by the surface tension of the liquid medium, it is generated by the liquid medium. It was confirmed that the dropped droplets were efficiently ruptured.
  • the cooling pipe 14 has an upper opening cut at a right angle penetrating the upper substrate 12 and communicating with the internal space of the upper housing 11, and an obliquely cut lower opening has a lower substrate 1. It extends downward through 5.
  • a number of cooling fins 16 made of a thin metal plate are laminated via a predetermined space between the upper substrate 12 and the lower substrate 15.
  • the cooling fins 16 are connected to the cooling pipe 1. 4 penetrates vertically.
  • the cooling fins 16 and the cooling pipes 14 are in close contact with each other at the penetrating portions so that heat can be efficiently transmitted.
  • the lower housing 17 whose upper end is welded to the outer peripheral portion of the lower substrate 15 is provided with a flange 17a whose outer lower peripheral portion is bent outward.
  • the first seal member 18, the outer peripheral portion of the partition plate 19, the second seal member 20, and the outer peripheral portion of the upper end of the water collecting tray 21 having the open upper surface are outward.
  • the folded flanges 21a are superimposed and they are fastened together with a plurality of ports 22 and nuts 23 ...
  • the partition plate 19 is formed with a large number of openings 19a facing the lower end openings of the cooling pipes 14, and the upper surface of the partition plate 19 has a thin needle shape bent into a crank shape.
  • Many members 24 are provided. The tips of the needle-like members 24 extend upward and face the lower end openings of the cooling pipes 14.
  • the lower surface of the water collecting tray 21 is inclined so that one end in the longitudinal direction becomes lower, and the female screw member 25 is welded to the lower surface of the lowermost portion.
  • a cylindrical ceramic strainer 28 having a bottom is fixed to a joint member 27 screwed to the female screw member 25 via a seal member 26.
  • the above ⁇ penetrates through the opening 21b of the water collecting tray 21 and extends into the internal space of the water collecting tray 21.
  • the joint member 27 is connected to a water supply pump 6 (see FIG. 1) via a water discharge pipe 29.
  • the steam as a gas phase medium supplied from the S Peng Zhang machine 4 into the upper housing 11 of the condenser 5 via the steam supply pipe 13 is transferred from the internal space of the upper housing 11 to the cooling pipes 14. While flowing in and flowing downward, it is cooled by contacting the inner wall surfaces of the cooling pipes 14.
  • the cooling pipes 14 whose temperature has increased due to heat exchange with the steam are cooled by exchanging heat with the cooling fins 16 exposed to the cooling air.
  • the vapor in the gas phase cooled in the cooling pipes 14 is condensed into liquid water, flows down the wall of the cooling pipes 14 and reaches the lower end opening, and is affected by surface tension.
  • a spherical droplet D is formed (see Fig. 4A).
  • the droplet D naturally drops from the lower end opening of the cooling pipes 14 ... (the upper and lower dimensions of the cooling pipes 14 obliquely cut) as shown in Fig. 9C.
  • the distance from the center of the mouth to the lower end of the droplet D needs to grow to a length a or more, but in this embodiment, from the opening of the cooling pipes 14 to the upper end of the needle-like members 24. Since the length b (see FIG. 3) is set to be smaller than the length a, the droplet D comes into contact with the upper end of the needle-shaped member 24. As a result, the droplet D is broken and flows along the needle-like members 24 (see FIG. 4B), and water is collected from the openings 19 a of the partition plate 19 below the needle-like members 24. It falls on tray 21 (see Fig. 4C).
  • the water that has fallen from the large number of cooling pipes 14 through the openings 19 a of the partition plate 19 onto the water collecting tray 21 is the ceramic provided at the lowest point of the water collecting tray 21.
  • the droplets D collected in the lower end openings of the cooling pipes 14 are forcibly ruptured and dropped by the needle-shaped members 24.
  • the lower end opening of the cooling pipes 14 can be opened, so that the steam in the cooling pipes 14 can flow smoothly and the condensation effect can be enhanced.
  • the needle-like members 24 are water-repellent, the droplets D cannot be effectively destroyed.
  • the needle-like members 24 may be made of a hydrophilic material or may be made of a hydrophilic material. It is desirable to coat with a member. Furthermore, it is desirable that the surface tension of the needle-like members 24, which are the droplet breaking means, be greater than the surface tension of the cooling pipes 1, and more desirably greater than the surface tension of the droplets.
  • a mass can be attached to a part of the partition plate 19 in order to promote the resonance of the partition plate 19.
  • the reason why the lower end openings of the cooling pipes 14 are cut obliquely is to facilitate separation of the droplets D.
  • the condenser 5 of the second embodiment includes a sheet-like filter 31 superimposed on the upper surface of the partition wall 19 instead of the needle-like members 24 of the condenser 5 of the first embodiment.
  • the first seal member 18 and the flange 17a of the lower housing 17 are overlapped on the upper surface of the metal gasket 32 that supports the outer periphery of the filter 31, and the lower surface of the metal gasket 32 is superimposed.
  • the partition plate 19, the second seal member 20 and the flange 21a of the water collecting tray 21 are superimposed on each other, and are fastened together with the port 22 and the nut 23.
  • the filter 31 can be effectively resonated to enhance the breaking effect of the droplet D.
  • the length b (see FIG. 5) from the opening of the cooling pipes 14 to the upper end of the filter 31 is set to be smaller than the maximum vertical dimension a of the droplet D.
  • a filter made of metal or a polymer can be used as the filter 31, but the material is preferably a hydrophilic material.
  • a droplet D grows at the lower end opening of the cooling pipe 14...
  • FIG. 6A a droplet D grows at the lower end opening of the cooling pipe 14...
  • FIG. 6C the water whose dust has been filtered by the filter 31 falls into the lower water collecting tray 21 and is collected.
  • the filter 31 reduces the size of the ceramic strainer 28 or the filtration of the filter 31.
  • the ceramic strainer 28 can be eliminated. That is, by providing the filter 31, the amount of dust reaching the ceramic strainer 28 becomes as small as possible, and in particular, the diameter of the dust filtered by the filter 31 is set to be larger than the diameter of the dust filtered by the ceramic strainer 28.
  • the ceramic strainer 28 since the large dust is filtered by the filter 31, the ceramic strainer 28 only needs to share the filtering of the dust having a small diameter, and as a result, the filtering action of the ceramic strainer 28 is performed for a long time. As a result, the life of the ceramic strainer 28 can be extended.
  • the third embodiment is a modification of the second embodiment, in which the filter 31 is formed of a fluffy material, and a needle-like fiber is formed from its upper surface toward the lower end opening of the cooling pipes 14. 3 1 a... protrudes.
  • the needle-like fibers 31 a projecting from the filter 31 penetrate the droplets D growing at the lower end opening of the cooling pipes 14, whereby the liquid Drop D can be more effectively destroyed and absorbed by filter 31.
  • the third embodiment is a modification of the first embodiment, in which the same filter 31 as that of the second embodiment is laminated on the lower surface of the partition plate 19.
  • the droplet D broken by contact with the needle members 24 can be quickly sucked by the capillary action of the filter 31.
  • the ceramic strainer 28 can be reduced in size or the ceramic strainer 28 can be eliminated by the filtering action of the filter 31.
  • the provision of the filter 31 reduces the amount of dust reaching the ceramic strainer 28 as much as possible, and in particular, sets the diameter of the dust filtered by the filter 31 larger than the diameter of the dust filtered by the ceramic trainer 28.
  • the ceramic strainer 28 since the large dust is filtered by the filter 31, the ceramic strainer 28 only has to share the filtration of the small-diameter dust, and as a result, the filtering action of the ceramic strainer 28 can be performed for a long time. Thus, the life of the ceramic strainer 28 can be extended.
  • the droplet breaking means is not limited to the needle members 24... And the filter 31 exemplified in the embodiment.
  • the cooling pipes 14 having a circular cross section have been exemplified as the medium passages.
  • a pipe having a cross section other than a circular shape, or a passage formed between two plates may be used.
  • the cooling fins 16 for air cooling have been exemplified as the heat radiating means.
  • a water jacket for water cooling may be used.
  • the cooling medium is not limited to air or water, and any type of cooling medium having different cooling performance characteristics can be employed.
  • the condenser 5 of the Rankine cycle device 2 is illustrated, but the present invention is applicable to the condenser 5 for any other use, and the medium is not limited to water.
  • the partition plate 19 and the water collection tray 21 are detachably fixed with the port 22 and the nut 23, but if they are fixed with clips or the like so that they can be easily attached and detached, maintenance can be performed. The convenience at the time is improved.
  • the condenser according to the present invention is suitably used for liquefying the steam that has passed through the expander of the Rankine cycle device, but is applicable to any use other than the Rankine cycle device.
  • the present invention can be applied to a medium other than water.

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Description

明細書 凝縮器
発明の分野
本発明は、 放熱手段に接続した媒体通路に供給される気相媒体を前記放熱手段と の間で熱交換して冷却し、 前記気相媒体が凝縮した液相媒体を前記媒体通路の下方 に設けた液相媒体回収手段に回収する凝縮器に関する。
背景技術
日本特開昭 5 8 - 4 8 0 7 6号公報にはべ一ン型の膨張機を備えたランキンサイ クル装置が記載されている。 このものは、 ガスパーナを熱源とする蒸発器で発生し た高温高圧蒸気の圧力エネルギーをべ一ン型の膨張機を介して機械エネルギーに変 換し、 その結果として発生した降温降圧蒸気を凝縮器で復水した後に給水ポンプで 再度蒸発器に戻すようになつている。
図 9 A〜図 9 Cに示すように、 一般に気相媒体を凝縮して液相媒体に変換する凝 縮器は、 冷却媒体が通過し得る隙間を有して積層された多数の冷却フィン 0 1と、 これら冷却フィン 0 1を上下に貫通する多数の冷却パイプ 0 2とから構成されてお り、 冷却パイプ 0 2の上端から供給された気相媒体が冷却パイプ 0 2の内部を通過 する間に、 冷却フィン 0 1により熱を奪われて液相媒体に凝縮し、 冷却パイプ 0 2 の下端から滴下するようになつている。
気相媒体を凝縮して液相媒体に変換する凝縮器を小型化し、 かつ気相媒体との間 の単位体積当たりの熱交換量を高く維持するためには冷却パイプ 0 2の直径を減少 させることが必要であるが、 冷却パイプ 0 2を細くすると液相媒体が表面張力で球 状になった液滴 Dが、 冷却パイプ 0 2の下端に表面張力の影響で溜まり易くなつて 落下し難くなる。このように液滴 Dによって冷却パイプ 0 2の下端が閉塞されると、 冷却パイプ 0 2の内部を気相媒体が流れ難くなって凝縮器の性能が大幅に低下して しまうため、 何等かの手段で冷却パイプ 0 2の下端に溜まった液滴 Dを排除する必 要がある。
発明の開示
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、 凝縮器の媒体通路の下端開口部に 溜まった液相媒体の液滴を効果的に落下させて該凝縮器の性能低下を防止すること を目的とする。
上記目的を達成するために、 本発明によれば、 放熱手段に接続した媒体通路に供 糸合される気相媒体を前記放熱手段との間で熱交換して冷却し、 前記気相媒体が凝縮 した液相媒体を前記媒体通路の下方に設けた液相媒体回収手段に回収する凝縮器に おいて、 前記媒体通路の下端開口部に溜まった液相媒体の液滴に接触し、 該液滴を 破壌して液相媒体を前記液相媒体回収手段に回収する液滴破壊手段を備えたことを 特徴とする凝縮器が提案される。
上記構成によれば、 凝縮器の媒体通路の下端開口部に溜まつた液相媒体の液滴に 液滴破壌手段を接触させることにより、 液滴破壊手段で液滴を破壊して媒体通路の 下端開口部から液相媒体回収手段に速やかに落下させることができる。これにより、 媒体通路の下端開口部が液滴で閉塞される時間を短縮し、 媒体通路を気相媒体がス ムーズに流れるようにして凝縮器の性能低下を防止することができる。
また上記構成に加えて、 前記媒体通路の下端開口部と液滴破壊手段の上端との距 離を、 前記液滴の最大上下方向寸法よりも小さく設定したことを特徴とする凝縮器 が提案される。
上記構成によれば、 液滴破壊手段の上端が媒体通路の下端開口部に接近して設け られるので、 媒体通路の下端開口部に溜まった液相媒体の液滴が大きく成長する前 に液滴破壊手段に接触させて落下させ、 媒体通路の下端開口部が液滴で閉塞される 時間を最小限に抑えることができる。
また上記構成に加えて、 前記液滴破壊手段は、 外部から入力される振動に共振し て前記液滴に対して相対移動することを特徴とする凝縮器が提案される。
上記構成によれば、 液滴破壌手段が外部から入力される振動に共振して液滴に対 して相対移動し、 液滴破壊手段が液滴に接触する機会が増えるので、 液滴破壊手段 で液滴を効果的に破壊して媒体通路の下端開口部から落下させることができる。 また上記構成に加えて、 前記液滴破壊手段は、 前記液相媒体を濾過するフィル夕 一を含むことを特徴とする凝縮器が提案される。
上記構成によれば、 液滴破壌手段がフィルターを含むので、 破壊された液滴をフ ィル夕一の毛管現象で媒体通路の下端開口部から速やかに吸引することができるだ けでなく、 吸引した液滴をフィルターで濾過して塵埃を除去することができる。 尚、 実施例の冷却パイプ 1 4は本発明の媒体通路に対応し、 実施例の冷却フィン 1 6は本発明の放熱手段に対応し、 実施例の集水トレ一 2 1は本発明の液相媒体回 収手段に対応し、 実施例の針状部材 2 4およびフィルター 3 1は本発明の液滴破壌 手段に対応する。
図面の簡単な説明
図 1〜図 4 Cは本発明の第 1実施例を示すもので、 図 1は内燃機関のランキンサ ィクル装置の全体構成を示す図、 図 2は凝縮器の縦断面図、 図 3は図 2の要部拡大 図、 図 4 A〜図 4 Cは液滴が破壌される過程の作用説明図である。 図 5〜図 6 Cは 本発明の第 2実施例を示すもので、 図 5は前記図 3に対応する図、 図 6 A〜図 6 C は作用説明図である。 図 7は本発明の第 3実施例に係る、 前記図 3に対応する図で ある。 図 8は本発明の第 4実施例に係る、 前記図 3に対応する図である。 図 9 A〜 図 9 Cは従来の凝縮器の冷却パイプにおける液滴の成長を示す図である。
発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の第 1実施例を図 1〜図 4 Cに基づいて説明する。
図 1は本実施例の凝縮器が使用される内燃機関 1のランキンサイクル装置 2の全 体構成を示すもので、 内燃機関 1の排気ガスを熱源として作動媒体である水を加熱 して高温高圧蒸気を発生する蒸発器 3と、 その高温高圧蒸気の圧力エネルギーを機 械エネルギーに変換する膨張機 4と、 その膨張機 4から排出される降温降圧蒸気を 液化して復水させる凝縮器 5と、 凝縮器 5からの水を前記蒸発器 3に加圧供給する 糸台水ポンプ 6とを有する。
次に、 図 2および図 3に基づいて凝縮器 5の構造を説明する。
凝縮器 5の上部に設けられた上部ハウジング 1 1は、 長手方向一端に円筒状の継 ぎ手 1 1 aがー体に形成され、 かつ上部基板 1 2を溶接することにより下面開放部 が閉塞された容器状の部材であり、 前記継ぎ手 1 1 aは蒸気供給管 1 3を介して膨 張機 4 (図 1参照） に接続される。 上部ハウジング 1 1の上部基板 1 2には上下方 向に延びる多数の冷却パイプ 1 4…の上端部が固定されており、 それら冷却パイプ 1 4…の下端部近傍は下部基板 1 5に固定される。
冷却パイプ 1 4…の径を小さくすると、 液相媒体の表面張力によって生じる毛細 管力の影響が大きくなって液相媒体の液滴の除去が困難になり、 更に最終的な液滴 により冷却パイプ 1 4…内が閉塞され易くなる。 液滴は液滴径に応じた自重と釣り 合うまで落下しなくなり、 冷却パイプ 1 4…の径に対する液滴径はより大きく成長 する。 液相媒体の表面張力によりほぼ決定される液滴径に対し、 後述する液的破壊 手段と冷却パイプ 1 4…の端部間とのクリアランスを同等かそれ以下にすれば、 液 相媒体により発生した液滴を効率良く破壌することが確認された。 冷却パイプ 1 4…は、 その直角に切断された上端開口部が上部基板 1 2を貫通して上部ハウジン グ 1 1の内部空間に連通し、 その斜めに切断された下端開口部が下部基板 1 5を貫 通して下方に延びている。 上部基板 1 2および下部基板 1 5の間に、 薄い金属板よ りなる多数の冷却フィン 1 6…が所定の空間を介して積層されており、 それら冷却 フィン 1 6 ···を冷却パイプ 1 4…が上下方向に貫通している。 冷却フィン 1 6…と 冷却パイプ 1 4…とは、 熱伝達が効率的に行われるように貫通部において隙間無く 密着している。
下部基板 1 5の外周部に上端部を溶接された下部ハウジング 1 7は、 その下端外 周部を外側に折り曲げたフランジ 1 7 aを備える。 フランジ 1 7 aの下面には、 第 1シール部材 1 8と、 隔壁板 1 9の外周部と、 第 2シール部材 2 0と、 上面が開放 した集水トレー 2 1の上端外周部を外側に折り曲げたフランジ 2 1 aとが重ね合わ され、 それらは複数のポルト 2 2…およびナット 2 3…で共締めされる。 隔壁板 1 9には冷却パイプ 1 4…の下端開口部に臨む多数の開口 1 9 a…が形成されるとと もに、 該隔壁板 1 9の上面にはクランク形に屈曲した細い針状部材 2 4…が多数設 けられる。 各々の針状部材 2 4…の先端は上向きに延びて冷却パイプ 1 4…の下端 開口部に対向している。
集水トレー 2 1の下面は長手方向一端側が低くなるように傾斜しており、 その最 下部の下面に雌ねじ部材 2 5が溶接される。 雌ねじ部材 2 5にシ一ル部材 2 6を介 して螺着された継ぎ手部材 2 7に有底円筒状のセラミックストレ一ナ 2 8が固定さ れており、 このセラミックストレ一ナ 2 8の上咅 βは集水トレ一 2 1の開口 2 1 bを 貫通して該集水トレー 2 1の内部空間に延びている。 継ぎ手部材 2 7は水排出管 2 9を介して給水ポンプ 6 (図 1参照） に接続される。
次に、 上記構成を備えた凝縮器 5の作用について説明する。 S彭張機 4から蒸気供給管 1 3を介して凝縮器 5の上部ハウジング 1 1内に供給さ れた気相媒体としての蒸気は、 上部ハウジング 1 1の内部空間から冷却パイプ 1 4 …に流入して下方に流れる間に、冷却パイプ 1 4…の内壁面に接触して冷却される。 蒸気との間で熱交換して温度上昇した冷却パイプ 1 4…は、 冷却風に晒される冷却 フィン 1 6…との間で熱交換して冷却される。 冷却パイプ 1 4…内で冷却された気 相の蒸気は凝縮して液相の水になり、 冷却パイプ 1 4…の壁面に沿って流下して下 端開口部に達し、 表面張力の作用で球状の液滴 Dを形成する （図 4 A参照)。
この液滴が冷却パイプ 1 4…の下端開口部から自然落下するには、 図 9 Cに示す ように、 その液滴 Dの上下方向寸法 （斜めに切断された冷却パイプ 1 4…の下端開 口部の中央位置から液滴 Dの下端までの距離） が長さ a以上に成長する必要がある が、 本実施例では冷却パイプ 1 4…の開口部から針状部材 2 4…の上端までの長さ b (図 3参照） が前記 aよりも小さく設定されているので、 液滴 Dが自然落下する 大きさに成長する前に針状部材 2 4…の上端に接触する。 その結果、 液滴 Dが破壊 されて針状部材 2 4…に沿って流れ（図 4 B参照)、該針状部材 2 4…の下方の隔壁 板 1 9の開口 1 9 a…から集水トレ一 2 1上に落下する （図 4 C参照)。
而して、 多数の冷却パイプ 1 4…から隔壁板 1 9の開口 1 9 a…を経て集水トレ 一 2 1上に落下した水は、 集水トレー 2 1の最下点に設けたセラミックストレーナ 2 8を通過して濾過された後に、 K排出管 2 9を経て給水ポンプ 6に供給される。 以上のように、 冷却パイプ 1 4…の下端開口部に溜まった液滴 Dを針状部材 2 4 …で強制的に破壌して落下させるので、 液滴 Dが大きく成長する前に冷却パイプ 1 4…の下端開口部を開放することが可能となり、 冷却パイプ 1 4…内の蒸気の流通 をスムーズにして凝縮効果を高めることができる。 このとき、 針状部材 2 4…がは つ水性を持つと液滴 Dを効果的に破壊することができないため、 その針状部材 2 4 …を親水性の部材で構成するか、親水性の部材でコ一ティングすることが望ましい。 更に言えば、 液滴破壊手段である針状部材 2 4…の表面張力は、 冷却パイプ 1 … の表面張力より大きいことが望ましく、 かつ液滴の表面張力より大きいことが望ま しい。
また内燃機関 1や膨張機 4の運転に伴う振動が凝縮器 5に伝達されると、 凝縮器 5の隔壁板 1 9と、 それに設けられた針状部材 2 4…が共振するため、 針状部材 2 4…が液滴 Dに接触する機会が増加し、 かつ針状部材 2 4…が液滴 Dの表面を切り 裂いて該液滴 Dの破壌が一層促進される。 また冷却パイプ 1 4…自体が共振するこ とによっても、 液滴 Dの落下が促進される。
尚、 隔壁板 1 9の共振を促進するために該隔壁板 1 9の一部にマスを取り付ける ことも可能である。 また冷却パイプ 1 4…の下端開口部が斜めに切断されているの は、 液滴 Dの分離を容易にするためである。
次に、 図 5〜図 6 Cに基づいて本発明の第 2実施例を説明する。
第 2実施例の凝縮器 5は、 第 1実施例の凝縮器 5の針状部材 2 4…に代えて、 隔 壁板 1 9の上面に重ね合わされたシート状のフィルター 3 1を備える。 フィルター 3 1の外周部を支持する金属製のガスケット 3 2の上面には第 1シール部材 1 8お よび下部ハウジング 1 7のフランジ 1 7 aが重ね合わされ、 前記金属製のガスケッ ト 3 2の下面には隔壁板 1 9、 第 2シ一ル部材 2 0および集水トレー 2 1のフラン ジ 2 1 aが重ね合わされ、 ポルト 2 2…およびナツト 2 3…で共締めされる。
前記ガスケット 3 2を設けたことにより、 ポルト 2 2…の締付力でフィルター 3 1が変形するのを防止し、 かつフィルター 3 1の外周から水が滲みだすのを防止す ることができるだけでなく、 フィルター 3 1を効果的に共振させて液滴 Dの破壊効 果を高めることができる。 本実施例おいても、 冷却パイプ 1 4…の開口部からフィ ルター 3 1の上端までの長さ b (図 5参照） が、 液滴 Dの最大上下方向寸法 aより も小さく設定されている。 フィルター 3 1として金属製やポリマ一製のものを採用 することができるが、 その材質は親水性を有するものであることが望ましい。
而して、 図 6 Aに示すように、冷却パイプ 1 4…の下端開口部に液滴 Dが成長し、 その液滴 Dの下端がフィル夕一 3 1の上面に接触すると、 図 6 Bに示すように、 液 滴 Dが破壊されてフィルター 3 1の毛管現象により冷却パイプ 1 4…の下端開口部 から速やかに吸引される。 そして図 6 Cに示すように、 フィルター 3 1で塵埃を濾 過された水は下方の集水トレー 2 1に落下して回収される。
本第 2実施例によれば、 前記第 1実施例の作用効果に加えて、 フィルタ一 3 1の 毛管現象による液滴 Dの速やかな吸引と、 フィルター 3 1の濾過作用による塵埃の 除去という更なる効果を達成することができる。 しかもフィルター 3 1を設けたこ とにより、 セラミックストレーナ 2 8を小型ィ匕し、 あるいはフィルター 3 1の濾過 作用によりセラミックストレーナ 2 8を廃止することができる。 即ち、 フィルター 3 1を設けたことによりセラミックストレーナ 2 8に達する塵埃量が可及的に少な くなり、 特にフィルター 3 1が濾過する塵埃径をセラミックストレーナ 2 8が濾過 する塵埃径よりも大きく設定すると、 大きな塵埃はフィルター 3 1で濾過されるの で、セラミックストレーナ 2 8は径の小なる塵埃の濾過だけを分担すれば良くなり、 結果としてセラミックストレーナ 2 8の濾過作用を長期間に亘って維持できるよう になり、 セラミックストレ一ナ 2 8の寿命延長を図ることができる。
次に、 図 7に基づいて本発明の第 3実施例を説明する。
第 3実施例は前記第 2実施例の改良案であって、 そのフィルター 3 1が毛羽立つ た材料で形成されており、 その上面から冷却パイプ 1 4…の下端開口部に向けて針 状の繊維 3 1 a…が突出している。
本第 3実施例によれば、 フィル夕一 3 1から突出する針状の繊維 3 1 a…が、 冷 却パイプ 1 4…の下端開口部で成長する液滴 Dに突き刺さることにより、 該液滴 D を一層効果的に破壊してフィルター 3 1に吸収させることができる。
次に、 図 8に基づいて本発明の第 4実施例を説明する。
第 3実施例は前記第 1実施例の改良案であって、 隔壁板 1 9の下面に第 2実施例 のものと同じフィルター 3 1を積層したものである。
本第 4実施例によれば、 針状部材 2 4…との接触により破壌された液滴 Dをフィ ルター 3 1の毛管現象により速やかに吸引することができる。 またフィルター 3 1 により水に含まれる塵埃が除去されるので、セラミックストレーナ 2 8を小型ィ匕し、 あるいはフィルター 3 1の濾過作用によりセラミックストレーナ 2 8を廃止するこ とができる。 即ち、 フィルター 3 1を設けたことによりセラミックストレーナ 2 8 に達する塵埃量が可及的に少なくなり、 特にフィルター 3 1が濾過する塵埃径をセ ラミックストレーナ 2 8が濾過する塵埃径よりも大きく設定すると、 大きな塵埃は フィルター 3 1で濾過されるので、 セラミックストレ一ナ 2 8は径の小なる麈埃の 濾過だけを分担すれば良くなり、 結果としてセラミックストレーナ 2 8の濾過作用 を長期間に亘つて維持できるようになり、 セラミックストレーナ 2 8の寿命延長を 図ることができる。
以上、 本発明の実施例を詳述したが、 本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々 の設計変更を行うことが可能である。
例えば、 液滴破壊手段は実施例で例示した針状部材 2 4…およびフィルター 3 1 に限定されるものではない。
また実施例では媒体通路として円形断面の冷却パイプ 1 4…を例示したが、 円形 以外の断面形状を持つパイプ、 あるいは 2枚の板体間に形成された通路であっても 良い。
また実施例では放熱手段として空冷用の冷却フィン 1 6…を例示したが、 水冷用 のウォー夕ジャケットであっても良い。 更に、 冷却媒体は空気や水に限定されるも のではなく、 冷却性能の特性が異なる任意の種類の冷却媒体を採用することができ る。
また実施例ではランキンサイクル装置 2の凝縮器 5を例示したが、 本発明は他の 任意の用途の凝縮器 5に対しても適用可能であり、 その媒体も水に限定されるもの ではない。
また実施例では隔壁板 1 9および集水トレ一 2 1をポルト 2 2およびナツト 2 3 で着脱自在に固定しているが、 それらをクリップ等で固定して簡単に着脱できるよ うにすればメンテナンス時の利便性が向上する。
産業上の利用可能性
以上のように、 本発明に係る凝縮器は、 ランキンサイクル装置の膨張機を通過し た蒸気を液化するために好適に使用されるが、 ランキンサイクル装置以外の任意の 用途に対しても適用可能であり、その際に水以外の媒体に対しても適用可能である。

Claims

請求の範囲
1. 放熱手段 （16) に接続した媒体通路 （14) に供給される気相媒体を前記放 熱手段 （16) との間で熱交換して冷却し、 前記気相媒体が凝縮した液相媒体を前 記媒体通路 （14) の下方に設けた液相媒体回収手段 （21) に回収する凝縮器に おいて、
前記媒体通路 （14) の下端開口部に溜まった液相媒体の液滴 (D) に接触し、 該液滴 （D) を破壊して液相媒体を前記液相媒体回収手段 （21) に回収する液滴 破壊手段 （24, 31) を備えたことを特徴とする凝縮器。
2. 前記媒体通路 （14) の下端開口部と液滴破壊手段 （24, 31) の上端との 距離 （b) を、 前記液滴 (D) の最大上下方向寸法 （a) よりも小さく設定したこ とを特徴とする、 請求項 1に記載の凝縮器。
3. 前記液滴破壊手段 （24， 31) は、 外部から入力される振動に共振して前記 液滴 (D) に対して相対移動することを特徴とする、 請求項 1に記載の凝縮器。
4. 前記液滴破壊手段 （31) は、 前記液相媒体を濾過するフィルターを含むこと を特徴とする、 請求項 1に記載の凝縮器。
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