WO2024106286A1 - 膜式熱交換装置 - Google Patents

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WO2024106286A1
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heat transfer
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heat
heat exchange
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一男 中野
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一男 中野
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D3/00—Heat-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
    • F28D3/02—Heat-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 with tubular conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/007—Auxiliary supports for elements
    • F28F9/013—Auxiliary supports for elements for tubes or tube-assemblies

Definitions

  • This disclosure relates to a membrane heat exchanger.
  • a membrane-type heat exchange device in which the heat-exchange fluid flows down the outer surface of a heat-transfer medium pipe in the form of a liquid film, and heat is exchanged between the heat-transfer medium flowing inside the heat-transfer medium pipe and the heat-exchange fluid (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
  • the heat transfer medium flow pipes are connected by connecting plates or arranged in close contact with each other, and therefore dirt from the fluid being heat exchanged can adhere to these parts in particular.
  • the heat transfer medium flow pipes are connected by connecting plates or arranged in close contact with each other, foreign matter and dirt can easily remain in these tiny gaps, making cleaning difficult. If dirt adheres to the heat transfer medium flow pipes, there is a risk of bacteria growing, making it difficult to use in food-related applications in particular. Furthermore, if dirt adheres to the heat transfer medium flow pipes, there is a risk of the heat exchange efficiency decreasing.
  • the heat transfer medium pipe be covered with an exterior material.
  • the air inside the space around the heat transfer medium pipe surrounded by the exterior material will stagnate, preventing effective use of the heat of vaporization and raising concerns about reduced cooling efficiency.
  • the objective of this disclosure is to provide a membrane heat exchanger device that allows the heat transfer medium flow pipes to be easily cleaned.
  • the first disclosure is a membrane-type heat exchange device (1) that includes a passage port (21) through which a heat exchange fluid passes and a heat transfer medium flow pipe (34) disposed below the passage port (21), and distributes the heat exchange fluid that passes through the passage port (21) in a film-like shape along the outer surface of the heat transfer medium flow pipe (34), and exchanges heat between the heat transfer medium flowing inside the heat transfer medium flow pipe (34) and the heat exchange fluid.
  • the heat transfer medium flow pipe (34) is arranged in an up-down direction.
  • the heat transfer medium flow pipes (34) are arranged so as to overlap each other in the vertical direction, and the heat transfer medium flow pipes (34) are held in close contact with each other in the vertical direction or with the heat transfer medium flow pipes (34) held in a state where the vertical distance between the heat transfer medium flow pipes (34) is reduced, and when the holding by the holding parts (33, 37) is released, the vertical distance between the heat transfer medium flow pipes (34) can be increased.
  • This is a membrane-type heat exchange device (1).
  • the second disclosure is the membrane-type heat exchanger (1) described in the first disclosure, characterized in that the membrane-type heat exchanger (1) includes an exterior member (10) that covers the heat transfer medium flow pipe (34), and the exterior member (10) is configured to be separable from the heat transfer medium flow pipe (34) or to expose at least a portion of the heat transfer medium flow pipe (34).
  • the third disclosure is the membrane-type heat exchanger (1) described in the second disclosure, characterized in that it is provided with an exhaust fan (12) that exhausts the internal air within the exterior member (10).
  • the fourth disclosure is the membrane-type heat exchanger (1) described in the third disclosure, characterized in that it is provided with an air intake (13) for taking in outside air into the exterior member (10), and the air intake (13) is provided with an air intake filter (13a).
  • the present disclosure it is possible to provide a membrane heat exchanger in which the heat transfer medium flow pipes can be easily cleaned. Furthermore, according to a further configuration of the present disclosure, even in a configuration in which the periphery of the heat transfer medium flow pipe is covered with an exterior member, it is possible to provide a membrane type heat exchanger device with high cooling efficiency.
  • FIG. 1 illustrates an embodiment of a membrane heat exchange device 1 according to the present disclosure.
  • FIG. 2 is a top view of the membrane heat exchange device 1.
  • FIG. 2 is a side view of the membrane heat exchange device 1.
  • 2 is a perspective view showing a heat exchanger main body 30.
  • FIG. 2 is a partially enlarged perspective view of the heat exchanger body 30.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing the main components constituting the heat exchanger body 30.
  • FIG. 3 is a partially cut away, enlarged perspective view of a heat transfer medium flow pipe 34.
  • FIG. FIG. 4 is a side view of the heat transfer medium flow pipe 34.
  • FIG. 1 illustrates an embodiment of a membrane heat exchanger 1 according to the present disclosure.
  • FIG. 2 is a top view of the membrane heat exchange device 1.
  • FIG. 3 is a side view of the membrane heat exchange device 1.
  • the figures shown below, including Figures 1 to 3 are schematic diagrams, and the size and shape of each part are exaggerated or omitted as appropriate to facilitate understanding. In the following description, specific numerical values, shapes, materials, etc. are given, but these can be changed as appropriate.
  • the membrane heat exchange device 1 includes an exterior member 10 , a heat exchange fluid receiving portion 20 , and a heat exchanger body 30 .
  • the exterior member 10 covers most of the heat exchanger body 30 including the heat transfer medium flow pipe 34 described later.
  • the exterior member 10 of this embodiment is configured in a substantially box-like (ark-shaped) shape with an open upper portion and made of a metal plate.
  • the external shape of the exterior member 10 as viewed from above is not limited to a square shape, and may be a circular shape, an elliptical shape, or the like.
  • the exterior member 10 can be completely separated from the heat exchanger body 30 by releasing the connection by the fastening member 33a described later.
  • the exterior member 10 is provided with an exhaust port 11 , an exhaust fan 12 , and an intake port 13 .
  • the outlet 11 is provided at the bottom of the exterior member 10, and the heat-exchanged fluid is discharged through the outlet 11.
  • the exhaust fan 12 is an electric fan for forcibly exhausting the air inside the exterior member 10 to the outside.
  • the exhaust fan 12 is driven by power supplied from a power source (not shown).
  • the exterior member 10 is opened at the position where the exhaust fan 12 is provided to provide an exhaust port.
  • the air intake 13 is an opening for taking in outside air into the exterior member 10 as the inside air is exhausted by the exhaust fan 12.
  • An air intake filter 13a is attached to the air intake 13.
  • the heat exchange fluid receiving portion 20 is disposed so as to close the upper opening of the exterior member 10, and the heat exchange fluid is introduced therein.
  • the heat exchange fluid receiving section 20 in this embodiment is configured in a generally box-like (pocket-like) shape with an open top made of a metal plate, and is installed by fitting it above the exterior member 10, without any fasteners, etc. Therefore, the heat exchange fluid receiving section 20 can be removed to easily check for dirt, etc. on the heat transfer medium flow pipe 34.
  • a downflow port (passage port) 21 is provided on the bottom surface of the heat exchange fluid receiving section 20.
  • a plurality of downflow ports 21 are arranged side by side in an elliptical shape at positions that coincide with and overlap the elliptical shapes of the heat transfer medium flow pipes 34 described below.
  • the heat exchange fluid introduced into the heat exchange fluid receiving section 20 flows (or drips) downward from the downflow port 21 and is distributed and flows down along the outer surface of the heat transfer medium flow pipes 34 in the form of a liquid film.
  • the upper part of the heat exchange fluid receiving section 20 is open to the atmosphere, but in order to maintain the hygiene of the heat exchange fluid, a lid or the like having an inlet for introducing the heat exchange fluid and a joint, etc. may be provided.
  • a foreign matter removing filter or the like for removing foreign matter contained in the heat exchange fluid may be further provided.
  • FIG. 4 is a perspective view showing the heat exchanger body 30.
  • FIG. 5 is a partially enlarged perspective view of the heat exchanger body 30.
  • FIG. FIG. 6 is an exploded perspective view showing the main members constituting the heat exchanger body 30.
  • the heat exchanger main body 30 includes a heat transfer medium injection joint 31, a heat transfer medium discharge joint 32 (see Figures 1 and 2), a first holding portion 33, a heat transfer medium flow pipe 34, a support frame 35, an exterior support portion 36, and a second holding portion 37.
  • the heat transfer medium injection joint 31 is a joint for connecting a hose (not shown) for injecting a heat transfer medium such as tap water, and is connected to a heat transfer medium flow pipe 34 .
  • the heat transfer medium discharge joint 32 is a joint for connecting a hose (not shown) for discharging the heat transfer medium after heat exchange, and is connected to a heat transfer medium flow pipe 34 .
  • a heat transfer medium such as tap water is injected into a heat transfer medium flow pipe 34 through a heat transfer medium injection joint 31 and discharged to the outside through a heat transfer medium discharge joint 32 .
  • the first holding portion 33 supports both ends of the heat transfer medium flow pipe 34.
  • a heat transfer medium injection joint 31 and a heat transfer medium discharge joint 32 are attached to each of both ends of the heat transfer medium flow pipe 34 supported by the first holding portion 33.
  • the exterior member 10 is detachably attached to the first holding portion 33 together with the exterior support portion 36 described below using fastening members 33a.
  • the heat transfer medium pipe 34 is a section in which a heat transfer medium such as tap water flows inside and the heat exchange fluid is distributed and flows down the outer surface in the form of a liquid film, thereby performing partition-type heat exchange.
  • the heat transfer medium pipe 34 is wound and overlapped in a roughly spiral shape so that it has an elliptical shape when viewed from above, and the heat transfer medium pipes are arranged so that they overlap each other in the vertical direction.
  • the heat transfer medium flow pipe 34 is made of a spiral pipe, it also functions as a flexible pipe that can be easily bent.
  • the heat transfer medium flow pipe 34 is formed using a spiral pipe, and therefore can be easily deformed and manufactured.
  • the heat transfer medium flow pipe 34 of this embodiment is not completely tightly wound and overlapped in a free state, but is configured so that there is a gap between the heat transfer medium flow pipes 34 that overlap in the vertical direction.
  • FIG. 8A and 8B are side views of the heat transfer medium pipe 34.
  • Fig. 8A shows the heat transfer medium pipe 34 in an in-use state held by a second holding portion 37 described below
  • Fig. 8B shows the heat transfer medium pipe 34 in a free state after being released from the holding by the second holding portion 37.
  • the heat transfer medium flow pipes 34 are elastically deformed by being pressed in the vertical direction from the free state as shown in Fig. 8(b) by being held by the second holding portion 37, and the vertical distance between the heat transfer medium flow pipes 34 is reduced, and the heat transfer medium flow pipes 34 are wound and overlapped in a substantially tight contact state.
  • the free state as shown in Fig. 8(b) after the holding by the second holding portion 37 is released, the heat transfer medium flow pipes 34 are separated from each other in the vertical direction, or the separation distance increases, as if a compressed coil spring were returning to the free state.
  • the heat transfer medium pipe 34 is fitted into the support frame 35 to support the heat transfer medium pipe 34.
  • the support frame 35 is formed by welding a plurality of metal rods.
  • the exterior member 10 is detachably attached to the exterior support part 36 together with the first holding part 33 using fastening members 33a.
  • the exterior support part 36 is formed by bending a metal plate. Note that, although the support frame 35 and the exterior support part 36 are shown separately in Fig. 6, the support frame 35 and the exterior support part 36 are welded together to be integrated.
  • the membrane heat exchanger 1 of the present embodiment described above can be used even in situations where various heat exchangers, including conventional membrane heat exchangers, are difficult to clean or require a lot of time. That is, in the membrane heat exchanger 1 of the present embodiment, after removing the exterior member 10, the heat transfer medium flow pipes 34 are separated from each other simply by releasing the holding by the second holding part 37, so that dirt adhering to the surface of the heat transfer medium flow pipes 34 can be easily cleaned. In addition, if the holding by the first holding part 33 is further released, the distance between the heat transfer medium flow pipes 34 can be further increased, and the heat transfer medium flow pipes 34 can be cleaned more easily and reliably.
  • the heat transfer medium flow pipes 34 are configured using spiral pipes, the distance between the heat transfer medium flow pipes 34 can be further increased as necessary, and more thorough cleaning can be easily performed. Therefore, according to the membrane heat exchanger 1 of the present embodiment, hygiene management can be easily performed even when handling food-related heat exchange fluid.
  • the membrane heat exchanger 1 of the present embodiment can perform heat exchange to cool a heat-exchanged fluid that is hotter than the heat transfer medium, and can also perform heat exchange to warm a heat-exchanged fluid that is colder than the heat transfer medium.
  • the membrane heat exchanger 1 of the present embodiment can be more effective in heat exchange to cool a heat-exchanged fluid that is hotter than the heat transfer medium.
  • the membrane-type heat exchanger 1 of the present embodiment includes the exterior member 10, which is provided with the exhaust fan 12 and the intake port 13, and therefore the inside air in the exterior member 10 can be forcibly discharged and the outside air can be introduced.
  • an intake filter 13a is provided at the intake port 13, which prevents dust, insects, etc. from entering the inside from the outside, thereby keeping the inside clean.
  • the heat transfer medium flow pipe 34 can be easily cleaned. Furthermore, according to the membrane heat exchanger 1 of this embodiment, even if the heat transfer medium flow pipe is covered with an exterior member, the heat exchange efficiency can be increased.
  • the heat transfer medium flow pipe 34 is configured using a spiral pipe.
  • the present invention is not limited to this example, and for example, the heat transfer medium flow pipe 34 may be configured using a normal pipe that is not a spiral pipe and has a smooth surface and inner surface.
  • the membrane heat exchanger 1 is described as being provided with an exhaust fan 12, an intake port 13, and an intake filter 13a. This is not limiting, and for example, the membrane heat exchanger may be configured to omit the intake filter 13a of the intake port 13. Furthermore, the membrane heat exchanger may be configured to not only not include the intake filter 13a, but also not include the exhaust fan 12 and the intake port 13.
  • the membrane heat exchanger 1 is described as being provided with an exhaust fan 12, an intake port 13, and an intake filter 13a.
  • an internal air fan that circulates and stirs the internal air of the exterior member 10 may be provided.
  • the exhaust fan 12 and the intake port 13 may be provided, or may be omitted.
  • the exterior member 10 is detachable from the heat transfer medium flow pipe 34 (heat exchanger body 30).
  • a part of the exterior member for example, a part of the side wall, may be configured to be detachable so that at least a part of the heat transfer medium flow pipe 34 can be exposed, allowing the heat transfer medium flow pipe 34 to be directly exposed to the outside air.
  • an intake filter 13a is provided at the intake port 13.
  • an exhaust filter may be provided at the exhaust port.
  • the membrane heat exchange device 1 has been described as an example of a configuration in which liquid flows down through the flow-down port 21 as a passage port.
  • the present invention is not limited to this, and may be configured as a membrane heat exchange device that performs heat exchange of a fluid rising from below to above.
  • the present invention can be applied to cases in which heat exchange is performed by passing steam or the like through a passage port when using geothermal energy or hot springs, etc.

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Abstract

  伝熱媒体流通管の清掃を容易に行うことができる膜式熱交換装置を提供する。   膜式熱交換装置（１）は、被熱交換流体を流下させる流下口（２１）と、流下口（２１）の下方に配置された伝熱媒体流通管（３４）と、を備え、流下口（２１）から流下された被熱交換流体を伝熱媒体流通管（３４）の外表面に沿って液膜状に分布かつ流下させ、伝熱媒体流通管（３４）の内部を流れる伝熱媒体と被熱交換流体との間で熱交換をする膜式熱交換装置であって、伝熱媒体流通管（３４）は、上下方向で伝熱媒体流通管（３４）同士が重なって配置されており、伝熱媒体流通管（３４）同士を上下方向で密着、又は、伝熱媒体流通管（３４）同士の上下方向の間隔が少なくした状態で伝熱媒体流通管（３４）を保持する第２保持部（３７）を有し、第２保持部（３７）による保持を解除すると伝熱媒体流通管（３４）同士の上下方向の間隔を空けることができる。

Description

膜式熱交換装置
　本開示は、膜式熱交換装置に関するものである。
　被熱交換流体を伝熱媒体流通管の外表面に沿って液膜状に流下させ、伝熱媒体流通管の内部を流れる伝熱媒体と被熱交換流体との間で熱交換をする膜式熱交換装置が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
特開２０１１－１５８２３９号公報 国際公開第２０１８／１８９８８７号
　しかし、従来の膜式熱交換装置は、伝熱媒体流通管が連結版で接続されていたり、密着して配置されていたりすることから、特にこれらの部分に被熱交換流体による汚れが付着する場合があった。伝熱媒体流通管が連結版で接続されていたり、密着して配置されていたりすると、これらの微小な隙間に異物や汚れ等が残りやすく、清掃し難かった。伝熱媒体流通管に汚れが付着すると、雑菌の繁殖等のおそれもあることから、特に食品関連の用途で使用し難い場合があった。また、伝熱媒体流通管に汚れが付着すると、熱交換効率が低下するおそれがあった。
　さらに、特に食品関連の用途で使用する場合に、衛生上の観点から伝熱媒体流通管の周囲を外装部材によって覆うことが要求される。しかし、伝熱媒体流通管の周囲を外装部材によって覆うと、外装部材によって囲まれた伝熱媒体流通管の周囲の空間の内気が滞留することから、気化熱の有効利用ができず、冷却効率の低下が懸念される。
　本開示の課題は、伝熱媒体流通管の清掃を容易に行うことができる膜式熱交換装置を提供することである。
　本開示は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本開示の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
　第１の開示は、被熱交換流体を通過させる通過口（２１）と、前記通過口（２１）の下方に配置された伝熱媒体流通管（３４）と、を備え、前記通過口（２１）を通過した前記被熱交換流体を前記伝熱媒体流通管（３４）の外表面に沿って膜状に分布させ、前記伝熱媒体流通管（３４）の内部を流れる伝熱媒体と前記被熱交換流体との間で熱交換をする膜式熱交換装置（１）であって、前記伝熱媒体流通管（３４）は、上下方向で前記伝熱媒体流通管（３４）同士が重なって配置されており、前記伝熱媒体流通管（３４）同士を上下方向で密着、又は、前記伝熱媒体流通管（３４）同士の上下方向の間隔が少なくした状態で前記伝熱媒体流通管（３４）を保持する保持部（３３、３７）を有し、前記保持部（３３、３７）による保持を解除すると前記伝熱媒体流通管（３４）同士の上下方向の間隔を空けることができる、膜式熱交換装置（１）である。
　第２の開示は、第１の開示に記載の膜式熱交換装置（１）において、前記伝熱媒体流通管（３４）を覆う外装部材（１０）を備え、前記外装部材（１０）は、前記伝熱媒体流通管（３４）と分離可能、又は、前記伝熱媒体流通管（３４）の少なくとも一部を露出可能に構成されていること、を特徴とする膜式熱交換装置（１）である。
　第３の開示は、第２の開示に記載の膜式熱交換装置（１）において、前記外装部材（１０）内の内気を排気する排気ファン（１２）を備えること、を特徴とする膜式熱交換装置（１）である。
　第４の開示は、第３の開示に記載の膜式熱交換装置（１）において、前記外装部材（１０）内へ外気を取り入れる吸気口（１３）を備え、前記吸気口（１３）には、吸気フィルター（１３ａ）が設けられていること、を特徴とする膜式熱交換装置（１）である。
　本開示によれば、伝熱媒体流通管の清掃を容易に行うことができる膜式熱交換装置を提供することができる。
　また、本開示のさらなる構成によれば、伝熱媒体流通管の周囲を外装部材によって覆う構成であっても、冷却効率の高い膜式熱交換装置を提供することができる。
本開示による膜式熱交換装置１の実施形態を示す図である。 膜式熱交換装置１の上面図である。 膜式熱交換装置１の側面図である。 熱交換器本体部３０を示す斜視図である。 熱交換器本体部３０を部分的に拡大して示す斜視図である。 熱交換器本体部３０を構成する主な部材を分解して示す分解斜視図である。 伝熱媒体流通管３４の一部を切断して拡大した斜視図である。 伝熱媒体流通管３４を側面から見た図である。
　以下、本開示を実施するための最良の形態について図面等を参照して説明する。
（実施形態）
　図１は、本開示による膜式熱交換装置１の実施形態を示す図である。
　図２は、膜式熱交換装置１の上面図である。
　図３は、膜式熱交換装置１の側面図である。
　なお、図１から図３を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張したり、省略したりして示している。
　また、以下の説明では、具体的な数値、形状、材料等を示して説明を行うが、これらは、適宜変更することができる。
　膜式熱交換装置１は、外装部材１０と、被熱交換流体受入部２０と、熱交換器本体部３０とを備えている。
　外装部材１０は、後述する伝熱媒体流通管３４を含む熱交換器本体部３０の大部分を覆っている。本実施形態の外装部材１０は、金属板によって上部が開放された略箱状（箱船形状）に構成されている。なお、外装部材１０を上方から見た外形形状は四角形に限らず、円形状や楕円形状等であってもよい。外装部材１０は、後述の締結部材３３ａによる接続を解除することにより、熱交換器本体部３０から完全に分離することができる。
　外装部材１０には、排出口１１と、排気ファン１２と、吸気口１３とが設けられている。
　排出口１１は、外装部材１０の下部に設けられており、熱交換された被熱交換流体が排出される。
　排気ファン１２は、外装部材１０内の内気を外部へ強制的に排気するための電動ファンである。排気ファン１２は、不図示の電源から電力を供給されて駆動される。なお、図示しないが排気ファン１２が設けられている位置には、外装部材１０が開口されて排気口が設けられている。
　吸気口１３は、排気ファン１２による内気の排気に伴って、外気を外装部材１０内へ取り込むための開口部である。吸気口１３には、吸気フィルター１３ａが取り付けられている。
　被熱交換流体受入部２０は、外装部材１０の上方の開口部を塞ぐ形で配置されており、被熱交換流体が投入される。
　本実施形態の被熱交換流体受入部２０は、金属板により上部が開放された略箱状（箱船形状）に構成されており、外装部材１０の上方に嵌め込む形で設置され、固定具等は設けていない。よって、被熱交換流体受入部２０を取り外して伝熱媒体流通管３４の汚れ等の確認を簡単に行える。
　被熱交換流体受入部２０の底面には、流下口（通過口）２１が設けられている。流下口２１は、上方から見たときに、後述する伝熱媒体流通管３４が重なって配置されている長円形形状に一致して重なる位置に長円形形状に並んで複数配列されている。被熱交換流体受入部２０に投入された被熱交換流体は、この流下口２１から下方へ流下（又は滴下）して伝熱媒体流通管３４の外表面に沿って液膜状に分布かつ流下させられる。
　なお、本実施形態では、被熱交換流体受入部２０の上方は大気に開放されているが、被熱交換流体の衛生状態を保つために、被熱交換流体を投入する投入口やジョイント等を備える蓋等を設けてもよい。
　また、被熱交換流体に含まれる異物を除去する異物除去フィルター等をさらに設けてもよい。
　図４は、熱交換器本体部３０を示す斜視図である。
　図５は、熱交換器本体部３０を部分的に拡大して示す斜視図である。
　図６は、熱交換器本体部３０を構成する主な部材を分解して示す分解斜視図である。
　熱交換器本体部３０は、伝熱媒体注入ジョイント３１と、伝熱媒体排出ジョイント３２（図１、図２参照）と、第１保持部３３と、伝熱媒体流通管３４と、支持フレーム３５と、外装支持部３６と、第２保持部３７とを備えている。
　伝熱媒体注入ジョイント３１は、水道水等の伝熱媒体を注入する不図示のホースを接続するための継手であり、伝熱媒体流通管３４に接続されている。
　伝熱媒体排出ジョイント３２は、熱交換後の伝熱媒体を排出する不図示のホースを接続するための継手であり、伝熱媒体流通管３４に接続されている。
　水道水等の伝熱媒体は、伝熱媒体注入ジョイント３１から伝熱媒体流通管３４内へ注入され、伝熱媒体排出ジョイント３２から外部へ排出される。
　第１保持部３３は、伝熱媒体流通管３４の両端部を支持している。第１保持部３３に支持された伝熱媒体流通管３４の両端部のそれぞれには、伝熱媒体注入ジョイント３１及び伝熱媒体排出ジョイント３２が取り付けられている。第１保持部３３には、締結部材３３ａを用いて後述の外装支持部３６とともに外装部材１０が着脱自在に取り付けられる。
　伝熱媒体流通管３４は、内部を水道水等の伝熱媒体が流れ、外表面を被熱交換流体が液膜状に分布かつ流下することにより隔壁式熱交換を行う部分である。伝熱媒体流通管３４は、上方から見た形状が長円形形状となるように略渦巻状に巻き重ねられており、上下方向で前記伝熱媒体流通管同士が重なって配置されている。
　図７は、伝熱媒体流通管３４の一部を切断して拡大した斜視図である。
　本実施形態の伝熱媒体流通管３４は、図７に示すように、管壁の内表面及び外表面が管路方向に延びる波形かつ螺旋状に形成された螺旋パイプを用いて構成されている。伝熱媒体流通管３４に螺旋パイプを用いることにより、少量の伝熱媒体でも流れに直交する回転運動の流れが発生して、接面流速も高まって乱流効果が促進される。そして、管壁の温度境界層が乱れ、管壁付近と管中央付近の温度差が減少し、管内と管外で熱伝導が効率よく行われ、熱交換能力が向上する。また、同じ管直径でも伝熱面積は管壁の凹凸によりストレート状管に比べて増大でき、管路長を長くすることなく熱伝達を高め熱交換能力を向上することができる。
　さらに、伝熱媒体流通管３４は、螺旋パイプを用いていることから、容易に曲げることができるフレキシブル管としての機能も備えている。
　本実施形態では、伝熱媒体流通管３４は、螺旋パイプを用いて構成していることから、変形が容易であり、製造を容易に行える。また、本実施形態の伝熱媒体流通管３４は、自由状態では、完全に密着して巻き重ねた形状とはならずに、上下方向で重なる伝熱媒体流通管３４同士の間隔が空くように構成している。
　図８は、伝熱媒体流通管３４を側面から見た図である。図８（ａ）は、後述する第２保持部３７によって保持された使用状態の伝熱媒体流通管３４を示し、図８（ｂ）は、第２保持部３７による保持を解除した自由状態の伝熱媒体流通管３４を示す。
　図８（ａ）に示すように使用状態では、第２保持部３７によって保持されることにより、伝熱媒体流通管３４は、図８（ｂ）に示す自由状態から上下方向に押されて弾性変形し、伝熱媒体流通管３４同士の上下方向の間隔が少なくなり、略密着した状態で巻き重ねられている。しかし、図８（ｂ）に示すように、第２保持部３７による保持を解除した自由状態では、圧縮されたコイルバネが自由状態に戻るかのように伝熱媒体流通管３４同士が上下方向で離間、又は、離間距離が増加する。
　図４から図６に戻って、支持フレーム３５は、伝熱媒体流通管３４が嵌め込まれることにより伝熱媒体流通管３４を支持する。支持フレーム３５は、複数の金属棒を溶接して構成されている。
　外装支持部３６は、締結部材３３ａを用いて第１保持部３３とともに外装部材１０が着脱自在に取り付けられる。外装支持部３６は、金属板を曲げ加工して構成されている。なお、図６では支持フレーム３５と外装支持部３６とを分離して示したが、支持フレーム３５と外装支持部３６は溶接されて一体化されている。
　第２保持部３７は、支持フレーム３５に嵌め込まれた伝熱媒体流通管３４を上方から押さえて図８（ａ）に示した使用状態に伝熱媒体流通管３４を保持する。第２保持部３７は、両端部にファスナーチャック３７ａ及びファスナー座３７ｂを有している。なお、図６ではファスナー座３７ｂを支持フレーム３５から分離して示したが、ファスナー座３７ｂは、支持フレーム３５に溶接されている。ファスナーチャック３７ａとファスナー座３７ｂとの係合により、第２保持部３７の位置が固定されて、伝熱媒体流通管３４を保持することができる。また、ファスナーチャック３７ａとファスナー座３７ｂとの係合を解除することにより、第２保持部３７を取り外すことができ、伝熱媒体流通管３４の保持が解除される。
　なお、第２保持部３７による保持を解除するだけでも、伝熱媒体流通管３４を上下方向で拘束する拘束力の大部分が除去される。よって、伝熱媒体流通管３４は、自由状態に戻ろうとして、完全に密着して巻き重ねた形状とはならずに、上下方向で重なる伝熱媒体流通管３４同士の間隔が空く。さらに、第１保持部３３と伝熱媒体流通管３４の両端部との接続のいずれか一方を接続解除することにより、伝熱媒体流通管３４を拘束する力の全てが除去され、伝熱媒体流通管３４は、完全な自由状態となり、上下方向で重なる伝熱媒体流通管３４同士の間隔がさらに空く。
　上述した本実施形態の膜式熱交換装置１では、従来の膜式熱交換装置を含む各種熱交換器では清掃が困難であったり非常に手間がかかったりすることから利用しにくかった状況であっても利用することができる。すなわち、本実施形態の膜式熱交換装置１では、外装部材１０を取り外した後、第２保持部３７による保持を解除するだけで伝熱媒体流通管３４同士の間が離間するので、伝熱媒体流通管３４の表面に付着した汚れを簡単に清掃することができる。また、第１保持部３３による保持をさらに解除すれば、伝熱媒体流通管３４同士の間隔をさらに広げることができ、より簡単、かつ、確実に伝熱媒体流通管３４の清掃を行うことができる。さらに、伝熱媒体流通管３４が螺旋パイプを用いて構成されているので、必要に応じて伝熱媒体流通管３４同士の間隔をより一層広げることも可能であり、より徹底した清掃を容易に行うことができる。したがって、本実施形態の膜式熱交換装置１によれば、食品関連の被熱交換流体を取り扱うような場合であっても、衛生管理を容易に行うことができる。
　本実施形態の膜式熱交換装置１では、伝熱媒体よりも熱い被熱交換流体を冷ます熱交換を行うこともできるし、伝熱媒体よりも冷たい被熱交換流体を温める熱交換も行うことができる。しかし、本実施形態の膜式熱交換装置１は、特に伝熱媒体よりも熱い被熱交換流体を冷ます熱交換において、より優れた効果を発揮することができる。
　上述したように、本実施形態の膜式熱交換装置１は、外装部材１０を備えており、外装部材１０には、排気ファン１２及び吸気口１３が設けられていることから、外装部材１０内の内気を強制的に排出して外気を導入することができる。これにより、熱い被熱交換流体を流下することによって高温かつ高湿となった内気を低温かつ低湿な外気と入れ替えることが継続的に行われる。よって、気化熱を強制的に移動させて外装部材１０の外部へ排出し、気化熱による被熱交換流体の冷却を促進することができる。したがって、衛生上の要求から外装部材１０を設けることが必須の場合であっても、冷却効率の高い熱交換を実現できる。
　さらに、吸気口１３には吸気フィルター１３ａが設けられており、外部から埃や虫等が内部に侵入することを防止できるので、内部を清潔な状態とすることができる。
　以上説明したように、本実施形態の膜式熱交換装置１によれば、伝熱媒体流通管３４の清掃を容易に行うことができる。
　また、本実施形態の膜式熱交換装置１によれば、伝熱媒体流通管の周囲を外装部材によって覆う構成であっても、熱交換効率を高くすることができる。
（変形形態）
　以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本開示の範囲内である。
（１）実施形態において、伝熱媒体流通管３４が螺旋パイプを用いて構成されている例を挙げて説明した。これに限らず、例えば、伝熱媒体流通管３４を螺旋パイプではない表面及び内面が平滑な通常の配管により構成してもよい。
（２）実施形態において、外装部材１０によって伝熱媒体流通管３４を囲む構成を例示した。これに限らず、外装部材１０を設けず側面を大気に開放する形態としてもよい。衛生管理が不要な場合には、外装部材１０を設けない方が冷却効率を高めることができる。なお、その場合であってもファンを設けて強制的に伝熱媒体流通管３４周囲の空気を移動させると、一層冷却効果を高めることができる。
（３）実施形態において、膜式熱交換装置１は、排気ファン１２と、吸気口１３と、吸気フィルター１３ａとが設けられている例を挙げて説明した。これに限らず、例えば、吸気口１３の吸気フィルター１３ａを省略した膜式熱交換装置としてもよい。また、吸気フィルター１３ａだけでなく排気ファン１２及び吸気口１３についても備えない膜式熱交換装置としてもよい。
（４）実施形態において、膜式熱交換装置１は、排気ファン１２と、吸気口１３と、吸気フィルター１３ａとが設けられている例を挙げて説明した。これに限らず、例えば、外装部材１０の内気を循環させたり攪拌させたりする内気ファンを設けてもよい。この場合において、排気ファン１２及び吸気口１３を備えていてもよいし、これらを省略してもよい。
（５）実施形態において、外装部材１０は、伝熱媒体流通管３４（熱交換器本体部３０）から分離可能である例を挙げて説明した。これに限らず、例えば、外装部材の一部、例えば、側壁の一部を着脱自在に構成して、伝熱媒体流通管３４の少なくとも一部を露出可能として、伝熱媒体流通管３４が直接外気に触れるようにできる構成としてもよい。
（６）実施形態において、吸気口１３に吸気フィルター１３ａを設けた例を挙げて説明した。これに限らず、排気口に排気フィルターを設けてもよい。排気フィルターを設けることにより、被熱交換流体から発生する臭気や、被熱交換流体から揮発した物質が多量に排出されることを防ぐことができる。
（７）実施形態において、膜式熱交換装置１は、流下口２１を通過口として液体を流下させる形態を例に挙げて説明した。これに限らず、例えば、下方から上方へ上昇する流体の熱交換を行う膜式熱交換装置として構成してもよい。具体的には、例えば、地熱利用や温泉利用等において蒸気等を通過口を通過させて熱交換を行う場合に適用することができる。
　なお、実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本開示は以上説明した各実施形態によって限定されることはない。
１　　　膜式熱交換装置
１０　　外装部材
１１　　排出口
１２　　排気ファン
１３　　吸気口
１３ａ　吸気フィルター
２０　　被熱交換流体受入部
２１　　流下口（通過口）
３０　　熱交換器本体部
３１　　伝熱媒体注入ジョイント
３２　　伝熱媒体排出ジョイント
３３　　第１保持部
３３ａ　締結部材
３４　　伝熱媒体流通管
３５　　支持フレーム
３６　　外装支持部
３７　　第２保持部
３７ａ　ファスナーチャック
３７ｂ　ファスナー座

Claims (4)

  1. 　被熱交換流体を通過させる通過口と、
    　前記通過口の下方又は上方に配置された伝熱媒体流通管と、
    　を備え、
    　前記通過口を通過した前記被熱交換流体を前記伝熱媒体流通管の外表面に沿って膜状に分布させ、前記伝熱媒体流通管の内部を流れる伝熱媒体と前記被熱交換流体との間で熱交換をする膜式熱交換装置であって、
    　前記伝熱媒体流通管は、上下方向で前記伝熱媒体流通管同士が重なって配置されており、
    　前記伝熱媒体流通管同士を上下方向で密着、又は、前記伝熱媒体流通管同士の上下方向の間隔が少なくした状態で前記伝熱媒体流通管を保持する保持部を有し、
    　前記保持部による保持を解除すると前記伝熱媒体流通管同士の上下方向の間隔を空けることができる、膜式熱交換装置。
  2. 　請求項１に記載の膜式熱交換装置において、
    　前記伝熱媒体流通管を覆う外装部材を備え、
    　前記外装部材は、前記伝熱媒体流通管と分離可能、又は、前記伝熱媒体流通管の少なくとも一部を露出可能に構成されていること、
    　を特徴とする膜式熱交換装置。
  3. 　請求項２に記載の膜式熱交換装置において、
    　前記外装部材内の内気を排気する排気ファンを備えること、
    　を特徴とする膜式熱交換装置。
  4. 　請求項３に記載の膜式熱交換装置において、
    　前記外装部材内へ外気を取り入れる吸気口を備え、
    　前記吸気口には、吸気フィルターが設けられていること、
    　を特徴とする膜式熱交換装置。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017519182A (ja) * 2014-05-13 2017-07-13 クラース ビサー 改善された蒸発凝縮器
WO2017130898A1 (ja) * 2016-01-25 2017-08-03 浩 畑元 熱交換装置

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