JPH0581837B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明は一つの熱交換装置に関し、この熱交
換装置は熱回収装置のような従来よく知られた通
常の熱交換装置では、熱源体が生物学的に物理的
に、ときには化学的にも強度に汚濁していてその
中で使用することが不可能であるか又は熱交換能
率が非常に低くそして製作および運転に多額の費
用を費やしてはじめて使用可能になるような場合
に有利に利用できる装置である。

流動するどのような熱源体にも利用できるとい
う基本的な利点に加えて、本発明の方法と接置
は、トイレや台所の排水、種々な汚物を含む工業
排水や自然流水などを積極的に利用できる有利な
面を備えている。

〔従来技術〕

回収再利用型（rekuperative）の熱交換システ
ムとして知られる間接的な熱交換システムは多数
あるが、これらではエネルギー（熱）の移動が静
止した壁、つまり、不動の伝達面を介して行なわ
ている。

このようなシステムは汚濁が無いか、殆んど無
い熱源体に対して使用する場合には問題が無い。
しかし、例えば、トレイと台所の排水など、中程
度から強度に固形物や高濃度物を含有した物質で
は少なからず障害が生じる。このような物質中で
は粗大汚物のためにどのように設置してもほとん
ど全ての場合、接触面に付着が発生して速やかに
増大する現象が見られる。こうなると熱交換能率
は急激に低下し、圧力損失を高め、ついには、完
全に熱源体通路を閉鎖してしまうこともまれでは
ない。

以上のような不利な現象を軽減すべく多数の特
殊な提案が為されている。これらの提案は、独自
に洗滌作用を行うための機械的なあるいは他の補
助手段で、接触面や装置部分を駆動したり、ある
いは時間を決めて集中的な手作業で洗滌サイクル
を実行するなどという、費用がかさみ、そしてそ
の場しのぎの方法および熱交換システムを提案し
ている。

種々の要件を考えると、汚濁した熱源体から再
利用のためエネルギーを回収することを断念して
熱損失を容認せざるを得ないという決定に至るこ
とが多々ある。つまり、技術的にも経済的にも充
分な解決策は未だ存在していない。

〔本発明の目的〕

この発明は、一つの熱交換装置を提案し、この
熱交換装置は流動性があるが強度に汚濁した熱源
体中に常時、完全な機能を維持して保持されるも
のであること、従来周知の、主たる解決法に対し
て、非常に簡素で信頼できる解決法を提示し、こ
れにより安定で改良された熱交換作用やまた製造
コストが実質的に低く、材料コストや取付けコス
トが低いという際立つた効果を期待できることを
目的とする。

〔本発明の構成〕

この発明は前述の目的に従い、一つの熱交換装
置を創作して通路すなわち、熱源体の流域におけ
る閉塞や熱交換装置の接触面に対する汚物の付着
とその増大を締め出す一方、最少の粒子が長時間
沈積しないようにすることを基本的な課題として
いる。

さらに、強度に汚濁した熱源体、中程度に汚濁
のもの、あるいは清浄なものと、どのような熱源
体中にも設置が可能で、高い熱交換率を得られ、
また、例えば、排水管のように、つまり熱源体が
流動する通路において、水位が常時変動していて
も一定の熱交換状態が維持されるようにするもの
である。

実現する上で本質的な問題は、熱源体の流路に
おいて、熱交換装置が原因となつた圧力損失を、
熱交換エレメントの形態を適当なものにすること
で最少にどとめることである。

本発明ではこのような課題を方法としては、熱
交換装置における接触面を熱源体の流動域中でそ
の熱源体の流動に沿い、完全に独立して自由に動
けるようにしたことで解決している。

本質的に必要なことは熱源体の通路において、
熱交換器が原因で生じる圧力損失を、熱交換エレ
メントの形態を相応のものにすることで、できる
だけ小さくすることである。この課題は、熱交換
装置における接触面を、熱源体の通路中で、熱源
体の流動に依存して、かつ、完全に独立して自由
に動けるようにすることで解決している。特に汚
濁の激しく、流動する熱源体のために流通管の中
に設けられた管状の熱交換エレメントから成り、
その正流逆流分配部を接続部材によつて固定され
ている熱交換装置において、個々の熱交換エレメ
ントが熱媒体中でその流動方向に自在に動けるよ
うに配設され、該エレメントが単一または複数の
弾性を有する流通管から形成され、該流通管中で
熱正流媒体が直接逆流するように折り返され、そ
の際、個々の熱交換エレメントのその一端のみに
熱交換媒体の直接的正流及び逆流を行うための接
続部材が付設されている。

第１の基本的な実施態様において、熱交換エレ
メントは両端に接続部材を備えた、弾性を有する
流通管であつて、接続部材の一方は流入用主管
に、他方は流出用主管に連結している。流入と流
出の主管は熱源体が流通する流動管の内または外
側に設けられており、あらかじめ組立てられて複
合化した構成の熱交換装置とされている。

第２の基本的な実施態様では、フレキシブルな
熱交換エレメントが、複数の弾力性があり、一本
の複合管あるいは束とされた流通管を有してい
て、その一端には接続部材が取付けられ、他端は
相互に連結されて熱を必要とするシステムからの
熱媒体が流入、流出する流通管となつている。

流通管は例えば垂直面あるいは水平面内で一列
に配されるのが、製品を統一的に、また材料上均
質に作る上で好ましく、さらに耐用期間を延ばす
目的でプラスチツク製の織布からなる中間層を採
用すると良い。

一つの面で隣り合い束状に配置された2.3ある
いは４本の流通管からなる熱交換エレメントにつ
いては、特に検討する必要がある。特に、水位が
変動したり、流動性が小さい熱源体から一定の意
図した熱回収を計るときは流入管と流出管の間に
閉じた盲管を配した３通路の熱交換エレメントを
採用する。盲管中には熱源体と熱媒体に適合した
物質が適宜な濃度で封入されている。

熱交換エレメントの素材を選択して揺動性能を
持つことや熱媒体が流入、流出するときの熱によ
る影響から保護する物質を封入したことは熱交換
能率を常に、またどのような場合にも向上できる
手段である。

熱源体で充満した流動管において、揺動性能を
維持することは、管壁と熱交換エレメント間に生
じる過度の摩擦力、これは揚力としても作用す
る、を避ける点で有用なものである。

熱交換エレメントの特殊な構成と可撓性に基づ
く自由な揺動性およびこれと関連した好適な自巳
清浄化性をあわせ、熱源体側および熱利用側共
に、さらに次のような利点を有している。

− 熱交換エレメントが自由に揺動し、抵抗が最
少となる方向に配置されることで、流体抵抗と
圧力損失が最少に抑えられる。

− 清浄効果は、流動管中においた熱交換エレメ
ントの表面で短時間の圧力増減が繰返えされる
という変化によつてさらに向上される。このよ
うな手段で、時としてきわめて小さい粒子の分
離も可能となる。このような粒子は強い粘着力
を持つていると共に熱交換エレメントともその
素材と関連して非常に強い接着力を発揮するも
のである。

− 温度差による熱傾斜や流動条件による負荷に
由来した垂直方向のストレスや接線方向のスト
レスは熱交換エレメントが自由に揺動すること
で適当に分散される。

− 熱交換エレメントの素材をそれぞれの場合に
適応したものに選択することで侵蝕性の強い、
化学的に汚濁された熱源体にも使用が可能とな
る。

〔実施例の説明〕

この発明による熱交換装置は、複数の熱交換エ
レメント１、保護管５、接続部材６およびフラン
ジ固定手段１０とからなる。熱交換エレメント１
は熱媒体の流入、流出管２，３および、例えば空
気を封入した盲管４とからなる。保護管５は熱源
体の流動による大きな曲げ荷重から前記エレメン
トを保護するためのものであり、接続部材６は熱
媒体の流入、流出管２，３をリング状の主管７，
８に連結する。主管７，８は取付用フランジ９を
とりまいて環状に形成され、熱媒体が流通する。
フランジ固定手段１０は取付用フランジ９を熱源
体の流動管１１に挿着固定するためのものであ
る。

熱交換エレメントであつて、一方を自由端と
し、他方に接続部材６を備えた棒型のものは、第
２，１４，１５および第１６図に示されている
が、２本、３本、あるいは４本の管が束とされて
エレメントになつているのが特徴的である。その
際、エレメントの径は熱交換のための接触面が最
大となるよう選択される。管の配置は円形として
も、同心的としても同様の効果を期待できる。

第３，１１および第１３図には、このような熱
交換エレメントで好適な例がさらに詳しく開示さ
れている。これらにおいて、浄化沈澱槽に上から
下へ垂直に吊された熱交換エレメントに換えて、
図示はしていないが、該エレメントを水平に、あ
るいは垂直と水平を組合わせた立体に、配置する
など種々な装置状態が考えられる。やはり図示し
ていないが、ある装置では、熱交換エレメント１
が例えば、洗浄用の管や開口を備えていない排水
管中に、実質的に該管と平行に、沈漬されてその
機能を果している点に特徴を有する。

熱交換器には、第５，７および第９図に示すよ
うに、その両端に接続部材６を備えたループ型の
流通管が一本のエレメントもしくは複数が束とな
つたエレメントに構成されたものがある。第５図
で示す例は熱交換エレメント１２を90゜ずつずら
せた配置としている。このエレメントは基本的に
第１３図に示すような浄化沈澱槽１３中に配置す
ることも可能である。第１１図に示したような流
動管１１のＹ型はＸ型に改造することで熱交換エ
レメント１２を流動管１１中に、流れに沿つて水
平に配置することができる。

以上、熱交換エレメントを備えた実施例につい
てまとめると、このフレキシブルなエレメントの
最大屈曲半径は前記した流通管の断面より小さく
形成されている。そうしないと、激しく動揺する
不都合な流動体の中では個々のエレメントが場合
によつて絡まつたり、結び目を作る恐れがある。
その危険があるようなときは、場合によつて、例
えばひもとか、ロープその他の適当な、間隔維持
に役立つものを使用するのが良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、管軸に沿つた縦方向の断面図で、流
動管中に長く配置された熱交換エレメントを備え
た熱交換装置に関するものである。この熱交換エ
レメントは棒型である。第２図は、第１図におけ
る−線に沿つた横断面図。第３図は、熱交換
エレメントが半径方向に配置された熱交換装置の
縦断面図である。第４図は、第３図における−
線に沿つた横断面図である。第５図は、熱交換
エレメントがヘアピン形で半径方向に配置された
熱交換装置の縦断面図である。第６図は、第５図
における−線に沿つた横断面図である。第７
図は、熱交換エレメントがループ状に形成された
熱交換装置の縦断面図である。熱交換エレメント
には自由端がない。第８図は、第７図における
−線に沿つた断面図である。第９図は、熱交換
エレメントが流動管の長手方向に沿つて配された
熱交換装置の縦断面図である。熱交換エレメント
は自由端を有していない。第１０図は、第９図に
おける−線に沿つた横断面図である。第１１
図は、熱交換エレメントが分岐した流動管の長手
方向に沿つて配されている熱交換装置の縦断面図
である。第１２図は、第１１図の−線に沿つ
た横断面図第１３図は、熱交換エレメントが浄化
沈澱槽中に沈漬されている熱交換装置の縦断面図
である。第１４図は、自由端を持つた２本通路の
熱交換エレメントを示す。第１５図は、自由端を
持つた、３本通路の熱交換エレメントを示す。第
１６図は、自由端を持つた、４本通路の熱交換エ
レメントを示す。 １…自由端を持つた熱交換エレメント、２…流
出用管、３…流入用管、４…盲管、５…保護管、
６…接続部材、７…流出用主管、８…流入用主
管、９…フランジ、１０…フランジ固定手段、１
１…熱源体用の流動管、１２…自由端のない熱交
換エレメント、１３…浄化沈澱槽。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 特に汚濁の激しく、流動する熱源体のために
   流通管の中に設けられた管状の熱交換エレメント
   から成り、その正流逆流分配部を接続部材によつ
   て固定されている熱交換装置において、 個々の熱交換エレメント１が熱媒体中でその流
   動方向に自在に動けるように配設され、該エレメ
   ントが単一または複数の弾性を有する流通管２，
   ３から形成され、該流通管中で熱正流媒体が直接
   逆流するように折り返され、その際、個々の熱交
   換エレメント１の一端のみに熱交換媒体の直接的
   正流及び逆流を行うための接続部材６が付設され
   ていることを特徴とする熱交換装置。