JPH05236847A - 熱交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型化設計が容易であるとともに小型でも効
率の高い熱交換作用を果すことができ、構造が簡単で安
価に製作できる、生簀等の水槽の温度制御のためのクー
ラー等に用い得る熱交換装置を提供すること。 【構成】 外周面５ｃが海水等の被熱交換媒体に接する
筒体５に、内奥部に気化室２２を残して軸体２０が挿着
される。この軸体２０の軸孔２０ａに冷媒供給配管１１
より接続体１２を介して冷媒液が筒体５の一方向に導入
され、気化室２２で気化され、発生した冷媒ガスが軸体
２０と筒体５の間の螺旋状冷媒ガス流通路２１に送り込
まれ、ここで熱交換が行なわれ、順次冷媒ガスは筒体５
の他方向に送られて、接続体１２のところで、導入され
る冷媒液とは隔離された内部空間１６ｂを介して冷媒排
出配管１３へと排出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、生簀用水槽の海水等を
被熱交換媒体として該媒体の温度制御を行なうクーラー
等に設置される熱交換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の従来の熱交換装置としては、例
えばフレオン（商品名）ガス等を冷媒として、これを流
通させるパイプを、熱交換面積を増やすためにコイル状
に密に巻回し、一方のパイプ端より冷媒を流入させると
ともに該コイル部分で気化された冷媒のガスをパイプの
他端より送出し、該コイル部分でこれに接する海水等の
被熱交換媒体との熱交換がなされる構成のものが知られ
ている。又、パイプをコイル状に巻回する代りに、該パ
イプをＵ字状に折曲させて、内部にパイプの軸方向に沿
って仕切壁状のフインを設けて熱交換面積を増やした、
いわゆるインナーフイン型のパイプを用い、該パイプの
一端より冷媒を流入させてパイプ内で気化した冷媒ガス
により、これに触れる被熱交換媒体との熱交換を行な
い、他端より熱交換を終了した冷媒を送出する構成のも
のも知られている。更には、一端部がめくら穴状に閉成
されるとともに外周に熱交換面積を増やすための多数の
フインを形成したチューブの開口端部に冷媒の流入口及
び流出口を接続し、該流入口より冷媒を流入させて該チ
ューブ内で気化させて該チューブ全体に気化した冷媒ガ
スを充満させるとともに、該チューブに触れる被熱交換
媒体との熱交換を行なって、流出口より熱交換を終了し
た冷媒ガスを送出する構成のものも知られている。

【０００３】これら熱交換装置のパイプやチューブ等、
被熱交換媒体に直接触れる部材は、該媒体が海水等の場
合には耐食性に富むチタン等の金属が用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の熱交換装置
において、パイプをコイル状に巻回した構成のものは、
製作上パイプの巻回径に限度があり、あまり小径にでき
ないため、これを収容するクーラー等のケーシングも、
いきおい大となり、全体の小型化設計が困難であった。
又、該パイプをチタンで製作する場合には、コイル状巻
回のためパイプ長が大となり、高価な材料のため熱交換
装置全体が高価になる問題があった。

【０００５】又、熱交換装置にインナーフイン型のＵ字
状パイプを用いた上記従来の構成においては、パイプが
Ｕ字状に折曲配置されるため、横方向に広幅の寸法とな
り、結局上記従来構成と同様に装置全体の小型化設計が
困難であった。その上、インナーフインの製作自体も高
価になるといった問題があった。

【０００６】更に、チューブの一端に冷媒の流入口及び
流出口を設けて該チューブ内に冷媒ガスを充満させる従
来構成の場合には、長尺のチューブの内奥部にまで冷媒
ガスが十分に循環せず、従って、チューブ先端部分にい
く程、熱交換作用が不十分になるといった問題があっ
た。

【０００７】従って、本発明は上記従来の構成における
諸問題にかんがみなされたもので、その目的は小型化設
計が極めて容易であるとともに熱交換作用を効率良く果
すことができ、安価に製作し得る熱交換装置を提供する
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、海水等の被熱交換媒体に接するようにおか
れる外周面を有し基端部が開口されるとともに先端部が
閉成された筒体と、該筒体の開口より挿入されるととも
に両端開放の軸孔を有する軸体と、該筒体の基端部に設
けられるとともに冷媒供給配管及び冷媒排出配管を接続
させ、前記軸体の軸孔の一端開口部を該冷媒供給配管に
連通させるとともに該軸孔内へ冷媒液を導入させる接続
体と、該軸体の挿入端部と筒体の先端部の内奥端との間
に形成され、軸体の軸孔内に導入された冷媒液を気化さ
せて冷媒ガスを発生させる気化室と、該軸体の外周部と
筒体の内周部との間に形成されるとともに前記気化室か
ら冷媒ガスを軸方向に沿って螺旋状に軸体のまわりに流
通させ、この間に冷媒ガスによって熱交換作用を行なわ
せる螺旋状冷媒ガス流通路とを備え、該螺旋状流通路を
通って筒体の基端部に送られた冷媒ガスを前記接続体を
介して冷媒排出配管へ排出してなる構成の熱交換装置を
提案するものである。

【０００９】

【作用】上記本発明の構成によれば、冷媒液が接続体を
介して軸体の軸孔に導入され、該冷媒液が筒体の最奥部
に設けられた気化室で気化され、ここでガス化した冷媒
が螺旋状冷媒ガス流通路を通って、ここで熱交換作用が
行なわれ、接続体を介して熱交換作用を終了した冷媒ガ
スが冷媒排出配管へ排出される。従って、ガス化した冷
媒は筒体の最奥部から押し出されるようにして螺旋状冷
媒ガス流通路を通り、この熱交換装置面積を増大した流
通路において熱交換作用が十分に行なわれる。又、熱交
換装置作用を終了した冷媒ガスは、冷媒を導入する同じ
接続体へ戻される構成のため、筒体は単に直線上の構成
ですみ、しかも、筒体の径ならびに長さ寸法を小さくで
き、装置の小型化も容易となる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図１には本発明の熱交換装置１を備えたクーラ
ー２を生簀等の水槽３に接続配置した温度制御システム
の概要が示されている。クーラー２の熱交換部をなす筒
状ないしはシリンダ状のケーシング４内には、その軸方
向に沿って熱交換装置１の熱交換部なす筒体５が挿着さ
れている。ケーシング４の一端流入口６より水槽３の、
被熱交換媒体をなす例えば海水６をポンプ７を介して流
入させてケーシング４の軸方向に筒体５の周囲に流し
て、この筒体５により熱交換を行なわせて海水６を冷却
し、ケーシングの他端流出口８より水槽３へ戻すように
なっている。このようにして、水槽３内の海水６を循環
させて海水の温度制御が行なわれる。

【００１１】熱交換装置１には、冷媒として例えばフレ
オン（商品名）ガスが、クーラー２に設けられた慣用の
ヒートポンプシステム１０により、冷媒供給配管１１よ
り装置１の接続体１２を介して供給されるとともに熱交
換を終了した冷媒が接続体１２より冷媒排出配管１３へ
と排出され、該ヒートポンプシステムへ戻される構成と
なっている。

【００１２】図２において、図１で示した熱交換装置を
更に説明する。筒体５は図の左側の先端部５ａがめくら
穴状に閉成される一方、図の右側の基端部５ｂは開口さ
れ周縁にフランジ１５が一体に形成されている。筒体５
の外周面５ｃは被熱交換媒体に直接触れるようにおかれ
るので、本実施例の場合、海水を扱う関係上、耐食性に
富んだチタンで一体に形成されている。

【００１３】接続体１２は、分岐ボルト部材１６及び袋
ナット部材１７を有し、該分岐ボルト部材１６は外周面
にネジ部１６ａを有するとともに内部に一端開放の連通
空間１６ｂを有する。該連通空間１６ｂは排出開口部１
６ｃのところで冷媒排出配管１３に連通している。袋ナ
ット部材１７は筒体５の外周部に嵌合し、前記分岐ボル
ト部材１６のネジ部１６ａに対応するネジ部１７ａを有
する。両ネジ部１６ａ，１７ａを図示のように螺合さ
せ、分岐ボルト部材１６と筒体５の基端部５ｂ間にフラ
ンジ１５に接してシールパッキン１８を介在させ、袋ナ
ット部材１７を締めることにより、該分岐ボルト部材１
６が筒体の基端部５ｂに連結され、内部空間１６ｂが筒
体５と連通する。

【００１４】２０は筒体５の基端部５ｂの開口より挿入
される軸体で、軸方向に沿って両端開放の軸孔２０ａを
有するとともに外周部に山部、谷部を順次連ねた螺旋状
凹凸部２０ｂが一体に形成されている。この材質として
は、加工のしやすい真鍮が望ましい。この軸体２０は上
記螺旋状凹凸部２０ｂの山部が筒体５の内周面にぴった
りと嵌合する寸法で形成され、図示のように挿入した状
態で、軸体２０の外周面と筒体５の内周面との間に螺旋
状の冷媒ガス流通路２１が形成される。なお、軸体２０
を挿入した後に、筒体５をプレスで若干絞りを加えるこ
とにより、両者の嵌合が確実になされる。

【００１５】軸体２０の挿入端部と筒体５の先端部５ａ
の内奥端との間には、図において長さ寸法Ａで示す所定
長さの気化室２２が形成されている。軸孔２０ａ及び接
続体１２の内部空間１６ｂにわたって内径約１ミリ程度
の冷媒導入パイプ２３が挿着され、装着後、パイプ２３
は軸体２０及びその一端（左側）は該気化室２２で開口
するとともに他端（右端）は媒体供給配管１１の一部を
形成している。従って、冷媒はヒートポンプシステム１
０より冷媒液の態様で配管中を送られ、該冷媒導入パイ
プ２３を通って、気化室２２に入り、ここで容積の拡大
に伴って気化するようになっている。供給される冷媒液
はパイプ２３内を流れるので、分岐ボルト部材１６の内
部空間１６ｂとは隔離された状態となっている。

【００１６】前記冷媒導入パイプ２３は、実施例では図
示のように軸体２０の軸孔２０ａへも一体に挿入される
長尺構成となっているが、該パイプを短かく形成して、
その一端を軸体２０の基端側（右端側）において軸孔２
０ａに連通するように連結し、他端を分岐ボルト部材１
６の内部空間１６ｂを通って外部へ延出させ、別途の媒
体供給配管１１へ連通させる構成も可能である。この場
合、軸孔２０ａの内径をパイプ内径に合せればよい。
又、該分岐ボルト部材１６内に内部空間１６ｂとは隔離
された通路を形成し、この通路の一端を軸孔２０ａに、
他端を外部から分岐ボルト部材１６に接続される配管１
１に連通する構成も可能である。

【００１７】このように、分岐ボルト部材１６の内部空
間１６ｂは、冷媒の導入側通路とは隔離され、排出され
る冷媒ガスの通路として作用する。すなわち、該空間１
６ｂは螺旋状冷媒ガス通路２１の一端に連通するととも
に冷媒排出配管１３に連通している。該配管１３は図に
おいては分岐ボルト部材１６と一体になった構成を示し
てあるが、実際にはパイプ状をなす該配管１３部分を別
途パイプで形成し、排出開口部１６ｃのところで溶接等
で一体にするようになっている。

【００１８】接続体１２をなす分岐ボルト部材１６、袋
ナット部材１７及び冷媒導入パイプ２３の材質として
は、加工性、溶接性に富む真鍮、銅等が選ばれる。

【００１９】以上のような構成の本発明の熱交換装置１
において、冷媒が冷媒供給配管１１を介して供給される
と、冷媒は冷媒液の態様で導入パイプ２３を矢印で示す
ように一方向に流れ接続体１２から軸体２０の軸孔２０
ａを通ってその軸体２０の挿入端部から気化室２２へと
放出される。これによって、気化室２２内で冷媒液は容
積の拡大変化に伴って気化され、ここでガス化した冷媒
（冷媒ガス）は該気化室２２から、螺旋状冷媒ガス流通
路２１内へ送り込まれ、該流通路２１の螺旋状通路に沿
い軸体２０のまわりを旋回しながら軸方向に、冷媒導入
方向とは逆方向に、換言すれば筒体５の基端側に向って
対向流の態様で流される。該螺旋状冷媒ガス流通路２１
は冷媒ガスとの接触面積が大きくなっており、又、軸体
２０が熱を吸収して蓄熱するだけの十分な質量をもって
いるので、ここで冷媒ガスの冷却熱が十分に吸収され、
冷媒ガスが該通路２１を通る間に筒体５の外周面５ｃに
接する外側の被熱交換媒体の海水と積極かつ有効な熱交
換が行なわれる。そして、該冷媒ガスは、熱交換を終え
た後、筒体５の基端部５ｂで矢印で示すように螺旋状冷
媒ガス流通路２１から出て接続体１２の内部空間１６ｂ
より、冷媒排出配管１３へと排出される。

【００２０】冷媒ガスは、軸体２０の軸孔２０ａを通っ
て導入される冷媒液の液圧が絶えず作用するために、螺
旋状冷媒ガス流通路２１のところで滞留することなく積
極的に送られるので、該筒体５の長さ全体にわたって効
率のよい熱交換が行なわれる。気化室２２は導入された
冷媒液をここで気化させるに十分なスペースがあればよ
く、例えば、筒体５の内径１５ミリの場合、長さ寸法Ａ
は約１０ミリあれば十分である。最小寸法として、軸体
２０の外周の螺旋状凹凸部２０ｂのネジ山の１条分、約
５ミリ程度でその作用を果し得る。

【００２１】実施例では、螺旋状冷媒ガス流通路２１
を、軸体２０の外周部に螺旋状凹凸部２０ｂを形成する
ことで構成したが、この反対に筒体５の内周面側に螺旋
状凹凸部を形成して、これに平坦な外周面を有する軸体
を係合させる構成も可能であり、本発明の技術的思想に
含まれるものである。但し、本実施例の構成は製作が容
易で安価にできるので、より望ましい。

【００２２】又、筒体５の材質は、被熱交換媒体が海水
等の場合には実施例のように耐食性に富むチタンが望ま
しいが、その他プラスチックや他の金属も用い得るもの
で、材質等に限らず、本発明は実施例の構成に限定され
るものではない。

【００２３】

【発明の効果】以上のように本発明の熱交換装置によれ
ば、冷媒の供給及び排出を同じ接続体を介して行ない、
冷媒液を筒体の軸線の一方向に沿って筒体内奥部に設け
た気化室まで導入し、ここで、冷媒ガスを発生させて、
該冷媒ガスを螺旋状冷媒ガス流通路に送り込むとともに
筒体の軸線の他方向に沿って対向流の態様で流されるの
で、筒体は直線状の単純形状で、小径のものですみ、し
かも、冷媒ガスは導入される冷媒液の液圧に押されて強
制的に螺旋状冷媒ガス流通路内を流されるので、積極的
かつ効率よい熱交換作用をなし得、筒体の長さ寸法をよ
り短縮しても十分な効率を得ることができる。従って、
熱交換装置全体の小型化設計が極めて容易であるととも
に構造が簡単で安価に製作できる等、種々の効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の熱交換装置を生簀等の水槽の温度制御
システムに具体化した実施例の概要図である。

【図２】図１に示す本発明の熱交換装置を取り出して示
す縦断面図である。

【符号の説明】

１ 熱交換装置 ２ クーラー ５ 筒体 １２ 接続体 ２０ 軸体 ２１ 螺旋状冷媒ガス流通路 ２２ 気化室

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【手続補正書】

【提出日】平成４年１１月３０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の名称

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の名称】 熱交換装置

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図１には本発明の熱交換装置１を備えたクーラ
ー２を生簀等の水槽３に接続配置した温度制御システム
の概要が示されている。クーラー２の熱交換部をなす筒
状ないしはシリンダ状のケーシング４内には、その軸方
向に沿って熱交換装置１の熱交換部なす筒体５が挿着さ
れている。ケーシング４の一端流入口６より水槽３の、
被熱交換媒体をなす例えば海水９をポンプ７を介して流
入させてケーシング４の軸方向に筒体５の周囲に流し
て、この筒体５により熱交換を行なわせて海水９を冷却
し、ケーシングの他端流出口８より水槽３へ戻すように
なっている。このようにして、水槽３内の海水９を循環
させて海水の温度制御が行なわれる。

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】海水等の被熱交換媒体に接するようにおか
   れる外周面を有し基端部が開口されるとともに先端部が
   閉成された筒体と、 該筒体の開口より挿入されるとともに両端開放の軸孔を
   有する軸体と、 該筒体の基端部に設けられるとともに冷媒供給配管及び
   冷媒排出配管を接続させ、前記軸体の軸孔の一端開口部
   を該冷媒供給配管に連通させるとともに該軸孔内へ冷媒
   液を導入させる接続体と、 該軸体の挿入端部と筒体の先端部の内奥端との間に形成
   され、軸体の軸孔内に導入された冷媒液を気化させて冷
   媒ガスを発生させる気化室と、 該軸体の外周部と筒体の内周部との間に形成されるとと
   もに前記気化室から冷媒ガスを軸方向に沿って螺旋状に
   軸体のまわりに流通させ、この間に冷媒ガスによって熱
   交換作用を行なわせる螺旋状冷媒ガス流通路とを備え、
   該螺旋状流通路を通って筒体の基端部に送られた冷媒ガ
   スを前記接続体を介して冷媒排出配管へ排出してなる熱
   交換装置。