JPH0663663B2 - 熱交換装置 - Google Patents

熱交換装置

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JPH0663663B2
JPH0663663B2 JP19986188A JP19986188A JPH0663663B2 JP H0663663 B2 JPH0663663 B2 JP H0663663B2 JP 19986188 A JP19986188 A JP 19986188A JP 19986188 A JP19986188 A JP 19986188A JP H0663663 B2 JPH0663663 B2 JP H0663663B2
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heat
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heat exchange
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美智雄 梁取
一 新井
義美 江崎
俊夫 井上
昌信 架谷
仁樹 松田
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Chubu Electric Power Co Inc
Hitachi Ltd
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Chubu Electric Power Co Inc
Hitachi Ltd
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  • Instantaneous Water Boilers, Portable Hot-Water Supply Apparatuses, And Control Of Portable Hot-Water Supply Apparatuses (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、給湯器等に用いる熱交換装置に関し、特に蓄
熱式の熱交換装置として好適なものである。
〔従来の技術〕
実開昭48-74553号,実開昭50-63641号または実開昭48-3
0543号に記載された従来装置は、第20図に示すように
容器1,フランジ2、その中に入れてある蓄熱材4
(水,油,チオ硫酸ナトリウム等の潜熱蓄熱材,アルミ
ナやマグネシヤ等の粒子),伝熱パイプ5,発熱体6か
ら構成されている。
又、特開昭54-86533号報には、円柱状の本体の中心にヒ
ータを内蔵し、表面側を逃げ溝で区切り、先端よりN条
から順次条数を減じたねじ溝を形成するとともに、外周
に密着し各ねじ溝間に気密となるようにカバーを着脱可
能に嵌着してねじ溝とカバーにより塗料流通路を形成し
た加熱装置が開示されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術においては、(1)伝熱パイプ5と発熱体6
とが分離されているため、フランジ2と伝熱パイプ5及
び発熱体6との接合個所が増加して、フランジ2の耐圧
耐熱設計が困難、(2)伝熱パイプ5に熱媒体を流して蓄
熱材4から熱を取出す際に、蓄熱材4の放熱量が不足し
ていると発熱体6に通電して伝熱パイプ5内の熱媒体を
直接加熱して追焚きすることが考えられるが、追焚き効
率が悪い、(3)このため個別の追焚き専用の発熱体が必
要、(4)伝熱パイプ内にスケールが付着した時、その清
掃が極めて困難、などの問題点を有している。
又、特開昭54-86533号公報に開示のものは、ねじ溝は流
入溝と排出溝に分かれておらず流体が対向流に流れる構
成になっていない、上記(4)の問題点も有している。
本発明の目的は、上記従来技術の付点を改良した熱交換
装置を得ることにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、本発明の熱交換装置は、発
熱体を内蔵した伝熱体と、該伝熱体が挿入され一端が封
止された管体を備え、前記伝熱体もしくは伝熱体と管体
との間に流体を通す流入溝と排出溝が設けられるもので
あって、前記管体内の封止側に流体の折返し部が、他端
側に流体の入口部と出口部が設けられ、前記伝熱体が管
体から着脱可能なように構成されていることを特徴とす
るものである。
さらに、この熱交換器装置を蓄熱槽内の蓄熱材中に設け
れば、上記目的を達成した蓄熱式熱交換装置が得られ
る。
〔作用〕
熱媒体の通る溝を形成した伝熱体を管体と発熱体との間
に設けたことにより、第20図に示したような伝熱パイ
プは不要となる。このためフランジへの溶接個所が減少
し、耐圧耐熱設計が容易となる。また発熱体と熱媒体の
通る溝付き伝熱体、及び溝付き伝熱体と管体とは密着し
ているので発熱体により蓄熱材の加熱ができると共に、
熱媒体も直接加熱できる。前記溝付き伝熱体は取はずし
可能であり、溝部に付着したスケール等を容易に清掃除
去できる。
〔実施例〕
第1図,第2図は本発明の熱交換装置の一実施例を示
し、第3図,第4図はそれぞれ第1図のA−A′矢視
図、B−B′矢視図である。フランジ2部に取付けた管
体3内には、図示のような伝熱体7(銅,ステンレス等
の金属,プラスチツク等)が設けてあり、この伝熱体7
内に発熱体(ヒーター)6が挿入されている。伝熱体7
の断面形状は必ずしも円形でなくともよく、矩形,楕円
等のものを利用してよい。第2図は第1図の伝熱体7部
の拡大図であるが、伝熱体7外面には図示のような熱媒
体(水,蒸気,空気,油,フロン等)の通る流入溝8と
排出溝9が設けてある。これらの溝の断面形状は、必ず
しも矩形である必要はなく、三角,楕円等種々のものを
用いてもよい。この実施例では流入溝8と排出溝9とは
らせん溝(二条ネジ状)によつて構成されている。第1
図において、流入溝8は、・印で、排出溝9は×印で示
している。流入溝8は下部に設けてある入口部10,排
出溝9は下部に設けてある出口部11に接続されてい
る。またフランジ2下端には突起部15が設けてあり、
この突起部15に取付けてある入口パイプ12,出口パ
イプ13は、それぞれ前記入口部10,出口部11に連
通している。このように構成された熱交換装置としての
一つの使い方としては、容器1内の蓄熱材4(水,油,
チオ硫酸ナトリウム等の潜熱蓄熱材,アルミナやマグネ
シヤの粒子,生石灰等の化学蓄熱材)中に図示のように
挿入して用いる。そしてフランジ2と容器1端部のフラ
ンジ2′との間でボルト等によつて結合し、外部に蓄熱
材4が漏れ出ないようにする。蓄熱材4に蓄熱する時に
は、発熱体6に通電し、この時発生した熱は、伝熱体
7,伝熱体の山部7′,管3,蓄熱材4の順に伝わつ
て、蓄熱材4に熱が蓄えられる。蓄熱材4に蓄えられた
熱を取出して暖房その他に利用する時には、熱媒体を入
口パイプ12に導入する。この熱媒体は入口部10,流
入溝8を通り、さらに折返し部20で流れが逆転し、排
出溝9,出口部11を通る過程において蓄熱材4の熱を
受けて昇温され出口パイプ13部より外部に設けてある
放熱器,風呂等に導入される。管3の外側にフインを設
けて、蓄積材4中に伸ばすようにして配置すれば、管3
から蓄熱材4への熱抵抗,蓄熱材4から管3への熱抵抗
が小さくなり、蓄熱時間の短縮と放熱特性の向上が図れ
る。蓄熱材4の保有熱が不足してまた時には、発熱体6
により、伝熱体7を介して、流入溝8及び排出溝9内を
通る熱媒体を効果的に加熱昇温できる。つまり別個の発
熱体を設けることなく発熱体6のみによつて追焚きがで
きる。
このような熱交換装置は、液体,固体の顕熱利用蓄熱装
置の他、潜熱を利用した蓄熱装置,ゼオライト,石灰等
の化学反応熱を利用した化学蓄熱装置等にも広く利用で
きる。
第5図は他の実施例であり、第6図,第7図,第8図,
第9図は、それぞれ第5図のC−C′断面図,D−D′
断面図,E−E′断面図,F−F′断面図である。第1
図の実施例では、流入溝8,排出溝9はらせん溝(二条
ネジ状)となつていたが、この実施例では直線状の溝と
している。溝は二対あり、一方の入口パイプ12から流
入した熱媒体は、入口部10,流入溝8,端部16部に
設けてある折返し溝17,排出溝9,出口部11を通つ
た後、出口パイプ13から外部へ排出される。同様に、
他方の入口パイプ12′から流入した熱媒体は、入口部
10′,流入溝8′,端部16部に設けてある折返し溝
18,排出溝9′,出口部11′を通つた後、出口パイ
プ13′から外部へ排出される。二対の溝内に流れる熱
媒体を同一にして、出口パイプ13より排出される熱媒
体を入口パイプ12′に導入して、さらに昇温するとい
う方法をとつてもよい。また入口パイプ12と入口パイ
プ12′に流入する熱媒体の種類を変えるか、あるいは
熱媒体は同一でも、各々の入口パイプ12,12′に流
れる熱媒体の流量を変えて、出口パイプ13と出口パイ
プ13′より排出する熱媒体の温度を変えてもよい。本
実施例においては、溝は二対としたが、三対以上として
もよい。
前記実施例において、伝熱体7と管体3間に隙間がある
場合には、第6図の矢印に示すように、その隙間を通し
て、流入溝8から排出溝9′へ、また流入溝8′から排
出溝9へ熱媒体の一部が途中で漏れ出し、それぞれの出
口パイプ13,13′から十分温度上昇した熱媒体が得
られない場合がある。第10図から第12図までは、そ
の漏れを解決するための実施例である。
第10図は、伝熱体7と管体3間にシール材19′(耐
熱性ゴム,耐熱性フエルトなど)を介在させたものであ
る。第11図は、伝熱体7の外面の長手方法に、図示の
ようにシール溝19を設け、このシール溝19内にシー
ル材19′を入れて前記もれを防止するようにしたもの
である。第12図は、二条ネジ状構成とした本発明の熱
交換装置におけるシール方法を示したものである。この
実施例では、管体3に雌ネジを切り、この雌ネジ部に伝
熱体7の山部7′がはめ込まれ、熱媒体の漏れを助けて
いる。さらに山部7′にシール溝19が切つてあり、こ
のシール溝19内にシール材19′が入つている。
第13図は他の実施例で、第14図のH−H′断面図、
第14図は第13図のG−G′断面図である。これは流
入溝8,排出溝9を、薄い山部7′によつて複数の小空
間に分割したものである。流入溝8と排出溝4との間の
山部7′のフイン高さは若干高く作られており、その先
端7aは管体3の雌溝内にはめ合されている。これは流
入溝8側から排出溝9側への熱媒体の漏れを防止するた
めである。本実施例において、薄い山部7′を多数用い
ると、伝熱面積の増加によつて、単位時間当りの熱交換
量が増加する。
第15図は他の実施例で、第16図のJ−J′断面図、
第16図は第15図のI−I′断面図である。これは伝
熱体7内に発熱体6と流入溝8用の穴の両方を設けたも
のである。伝熱体7外面に付いている山部7′間は排水
溝9のみによつて構成されている。伝熱体7内の流入溝
8へ入つた熱媒体は、折返し部20を通つた後、排水溝
9へ流入する。なお、この実施例において、伝熱体7内
に発熱体6と流入溝8用の穴、及び排出溝9用の穴を設
け、伝熱体7の外面の排出溝9部は中実にしてもよい。
第17図は他の実施例である。これは管体3が曲つてい
る場合のもので、発熱体6としては可撓性のシーズヒー
ターの束などを用いる。また伝熱体7も軟質金属(鉛,
アルミニウム)などを用いる。
第18図は他の実施例である。これは直線状の溝を設け
た熱交換装置30とらせん状(二条ネジ状)の溝を設け
た熱交換装置40を組み合せたものである。これは熱交
換装置30によつて、熱媒体を液体から蒸気に変え、こ
の蒸気を伝熱面積の多い熱交換装置40に導入してさら
に昇温過熱するものである。実験によれば、直線状の溝
の付いた熱交換装置30は、液体の単相流の加熱及び液
体を蒸気に変えるのに有効であり、らせん溝(二条ネジ
状)の付いた熱交換装置40は蒸気の単相流及び液体の
単相流の加熱に有効である。このため第18図の実施例
において、直線状の溝の付いた熱交換装置30の前段に
別個の液体(単相流)加熱用のらせん溝付き熱交換装置
を設け、予熱用として使用すると有効なシステムが形成
できる。また直線状溝付き熱交換装置とらせん溝付き熱
交換装置は複数個並列または直列に結合して利用でき
る。この実施例において、熱交換装置30の出口パイプ
13を出た後の蒸気中の水分を除去するために、蒸気を
気液分離器21を通した後、熱交換装置40の入口パイ
プ12へ導入するとよい。気液分離器21にて分離され
た水は再度、前段の熱交換装置30の入口パイプ12部
へ戻して環流させるのがよい。
第19図は他の実施例である。これはフランジ14部に
入口パイプ12,出口パイプ13を設け、突起部15を
省略したものである。
以上の実施例において、流入溝8,排出溝9部にスケー
ル等が付着した時は、フランジ14を突起部15からは
ずせば、前記溝内のスケールは簡単に清掃して除去でき
る。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、(1)フランジの
構造が簡単になり、耐圧耐熱設計が容易になる、(2)蓄
熱用の発熱体を追焚用の発熱体とが1個のもので兼用で
きる、(3)伝熱体の溝部に生じたスケールの除去が簡単
になる、(4)溝を流れる流体は互いに対向流となるので
伝熱性がよく、伝熱体は一様な温度に平均化され易いな
どの効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の熱交換装置の一実施例を示す縦断面
図、第2図は第1図の伝熱体部の部分拡大図、第3図,
第4図はそれぞれ第1図のA−A′矢視図,B−B′矢
視図、第5図は本発明の他の実施例を示す縦断面図、第
6図,第7図,第8図及び第9図はそれぞれ第5図のC
−C′断面図,D−D′断面図,E−E′断面図,F−
F′断面図、第10図〜第13図はそれぞれ本発明の他
の実施例を示す図で、第10図及び第11図は平面断面
図、第12図及び第13図は縦断面図(第13図は第1
4図のH−H′断面図)、第14図は第13図のG−
G′断面図、第15図は他の実施例を示す縦断面図(第
16図のJ−J′断面図)、第16図は第15図のI−
I′断面図、第17図〜第19図はそれぞれ本発明の他
の実施例を示す縦断面図、第20図は従来装置を示す縦
断面図である。 1……容器、2……フランジ、3……管体、4……蓄熱
材、5……伝熱パイプ、6……発熱体、7……伝熱体、
7′……山部、8,8′……流入溝、9,9′……排出
溝、10……入口部、11……出口部、12……入口パ
イプ、13……出口パイプ、14……フランジ、15…
…突起部、16……端部、17,18……折返し溝、1
9……シール溝、19′……シール材、20……折返し
部、21……気液分離器、30……直線状の溝を用いた
熱交換装置、40……らせん溝を用いた熱交換装置。
フロントページの続き (72)発明者 江崎 義美 愛知県名古屋市緑区大高町字北関山20―1 中部電力株式会社技術開発本部電力技術 研究所内 (72)発明者 井上 俊夫 愛知県名古屋市緑区大高町字北関山20―1 中部電力株式会社技術開発本部電力技術 研究所内 (72)発明者 架谷 昌信 愛知県名古屋市守山区下志段味穴ケ洞2271 ―334 (72)発明者 松田 仁樹 愛知県名古屋市天白区天白町植田一本松94 ―3 (56)参考文献 特開 昭54−86533(JP,A) 特開 昭60−62546(JP,A) 実開 昭54−109943(JP,U) 実開 昭60−18444(JP,U) 実公 昭41−1651(JP,Y1)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】発熱体を内蔵した伝熱体と、該伝熱体が挿
    入され一端が封止された管体を備え、前記伝熱体もしく
    は伝熱体と管体との間に流体を通す流入溝と排出溝が設
    けられるものであって、前記管体内の封止側に流体の折
    返し部が、他端側に流体の入口部と出口部が設けられ、
    前記伝熱体が管体から着脱可能なように構成されている
    ことを特徴とする熱交熱装置。
  2. 【請求項2】伝熱体の外面側に前記流入溝と排出溝をら
    せん状に設けたことを特徴とする請求項1に記載の熱交
    換装置。
  3. 【請求項3】前記流入溝と排出溝との間にシール手段を
    設けたことを特徴とする請求項1〜2のいずれかに記載
    の熱交換装置。
  4. 【請求項4】請求項1に記載の熱交換装置を複数個、直
    列あるいは並列に接続したことを特徴とする熱交換装
    置。
  5. 【請求項5】蓄熱槽内の蓄熱材中に請求項1〜4のいず
    れかに記載の熱交換装置を設けて構成された熱交換装
    置。
JP19986188A 1988-08-12 1988-08-12 熱交換装置 Expired - Lifetime JPH0663663B2 (ja)

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JPH0250045A JPH0250045A (ja) 1990-02-20
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WO2005108875A1 (ja) * 2004-05-11 2005-11-17 Noritz Corporation 熱交換器および温水装置
JP2024089431A (ja) * 2022-12-21 2024-07-03 愛三工業株式会社 加熱装置

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JPH0250045A (ja) 1990-02-20

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