JPS61285389A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、地熱バイナリ−サイクル発電等の低温度差発
電プラントあるいは、ヒートポンプや冷凍機等に用いら
れる熱交換器に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

この種の熱交換器を用いた冷凍装置例を第８図によりて
説明する。冷凍装置は、圧縮機２２．凝縮器２３．減圧
装置（例えば毛細管）２４．蒸発器２５．をパイプＰで
接続して閉ループｔ−構成したもので、ループにはフロ
ン等の冷媒８が封入されている。その動作は、まず冷媒
８の蒸気全圧縮機２２で圧縮し、Ｕ縮器２３で高温源に
熱を放出して凝縮させる。次に凝縮された冷媒８の蒸気
を減圧装置２４で等エンタルピー膨張させた後、蒸発器
２５で低温源から熱を奪って蒸気とし、圧縮機２２番こ
戻す。

この様な冷凍装置に用いられる従来の蒸発器２５（ある
いは凝縮器２３）ｔ−第９図に示す、同図の蒸発器２５
（あるいは凝縮器２３）では熱源流体１１が蒸発器２５
の外、殻１３と伝熱管２６からなる管束との間りを流れ
、冷媒８が伝熱管２６内を蒸発（あるいは凝縮〕しなが
ら流れる。

伝熱管２６内を流れる冷媒８の流動様式は、蒸発（ある
いは凝縮）の進行と共に変化するが、大部分の領域で第
１０図に示すよう表液膜１８が伝熱管２６の内壁に沿っ
て、また蒸気２７が中心部を流れる環状流となる。

〔発明の目的〕 本発明は、上記欠点を考慮し、熱交換性能のよ〔発明の
概要〕 本発明は、伝熱壁を介して相変化する冷媒と熱源流体と
の熱交換器において、熱交換器の長手方向に平行かつ互
いＩＣ離間された少なくとも１つ以上の内管を内部に含
む外管からなる管束、及び前記内管の一端部と連通ずる
熱源流体入口室、及び前記内管の他端部と連通ずる熱源
流体出口室、及び前記外管の一端部と連通ずる冷媒入口
室、及び前記外管の他端部と連通ずる冷媒量ロ室金、熱
交換器内に設け、冷媒が前記内管と前記外管との間を流
れ、熱源流体が前記内管、及び前記外管からなる管束と
熱交換器の外殻との間の熱交換室を流れるよう構成した
熱交換器である。

〔発明の効果〕

本発明によれば熱交換性能の良好な熱交換器を得ること
ができる。

〔発明の実施例〕

本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明する
０図面中従来例と同一部分については同一番号を使用す
る。

第１図は１本発明の第一の実施例を示したものである０
本実施列に於ける熱交換器１は、４本の二重前人からな
る管束、及び二重管Ａの内管２と連通する熱源流体入口
室３．及び二重前人の内管２と連通ずる熱源流体出口室
４．及び二重管Ａの外管５と連通する冷媒入口室６．及
び二重管Ａの外管５と連通する冷媒出口室７からなる蒸
発器である。

フロン等の冷媒８は、冷媒入口９から冷媒入口室６１こ
流入し、二重前人の内管２と外管５との閣Ｅを蒸発しな
がら流れ、冷媒出口室７ｔ−通って冷媒出口１０から流
出する。熱源流体１１は、熱源流体人口１２から熱交換
器１本体の外殻１３と外管５からなる管束との間の熱交
換室１４に直接流入し、冷媒８の流れと逆方向に流れ、
熱源流体出口１５から流出する。そしてこれとは別Ｉこ
熱源流体１１は熱源流体入口１６から熱源流体入口室３
に流入し、内管２内を冷媒８の流れと逆方向に流れ、熱
源流体出口室４を通りて熱源流体出口１７から流出する
。

第２図は１本実施例の蒸発器において二重管Ａの内管２
と外管５との間Ｈを蒸発しながら流れる冷媒８の流動様
式の一ガヲ示したものである。冷媒８の流動様式は、蒸
発の進行と共に変化するが。

大部分の領域で同図に示すような環状流となシ、液ｌＩ
！１８が、内管２の外表面Ｓ・１と外管５の内表面Ｓ・
２に沿９て流れる。

本実施例のような蒸発器では、冷媒流路の断面積が同じ
でも冷媒８が管内を流れる従来の蒸発器２５（第９図参
照）よシも流路のぬれぶち長さが長い。このため、伝熱
面に沿って流れる液［１８は薄くなシ、冷媒８１１１１
の熱伝達率は増大し、熱交換器１の伝熱性能は向上する
。

また、内管２と外管５の管壁が両方とも伝熱面とまるの
で、冷媒流路の断面積が同じでも従来の熱交換器２５よ
υも伝熱面積が増大する。従って。

第２図に示した環状流以外の流動様式でも伝熱性能は向
上する。

〔発明の他の実施例〕

次に、その他の実施列について説明する。

第３図は本発明の第二の実施例を示したものである。本
実ｙａ例は第１図と＄２図で示した溝−のる。

この様な構造にすれば、第１の実施例に於ける熱源流体
人口１２．熱源流体出口１５がいらなくなり％熱交換器
本体及び配管等の構成が非常に簡単になって、コスト低
下につながる。

次ｆこ、第三の実ｔｓ例ｔ−説明する。

＃！４図は本発明の第三の実施例を示すもので。

第５図は第４図中の断面Ａ−Ａ’を示したものである。

本実施例の構造は前述した実施列とほぼ同様であるが、
第５図中に示されるように外管５の内部ζこは互いに離
間された複数本（本実施列中では７本）の内管２が含ま
れており、フロン等の冷媒８は、７本の内管２からなる
管束と外管５との間金相変化を伴りて流れる。

熱源流体１１は、内管２、及び外管５からなる管束と熱
交換器１本体の外殻１３との間の熱交換室１４を冷媒の
流れと逆方向に流れる。

本実施例でも、第１．第２で示した前述の実施例と同様
の理由で伝熱性能が向上する。

第６図、第７図に本発明の第四の実施列を示す。

本実施列は冷媒に非共沸混合媒体２０を用いた蒸発器で
、その構造は第１図に示された第一の実施例とその構造
全略同じくし異なる部分は二重管人の外管５の外表面に
第７図に示すような軸方向ｌこ長いフィン２１を設けた
ものである。

来る可能性があることから、近年特に注目されている。

非共沸混合媒体の特性上有効に生かすには、蒸発器や凝
縮器に於いて熱源流体と非共沸混合媒体の対向Ｒ１−実
現する必要がある。

本実施例では、外管５の外表面に軸方向のフィン２１が
設けられているので、熱源流体１１は外管５からなる管
束と熱交換器１本体の外ｊｌ１３との間の熱交換室１４
ｔ−二重管の軸方向ｌこ平行ｌこ流れる。このため熱源
流体１１と非共沸混合媒体２０とのほぼ完全な対向流が
実現できる。したがりて、非共沸混合媒体２０の特性ｔ
−有効に生かすことができる。更に、上記フィン２１に
よりて伝熱面積も増加するので、伝熱性能も向上する。

【図面の簡単な説明】

第１０は本発明の第一の実施例を示す構成図、ごす〜 実施例を示１す構成図、第４図は本発明の第３実施例を
示す構成図、第５因は第４図中のＡ−Ａ’断面を示す断
面図、第６図は本発明の第ｆ嘴施ガを示す構成図、第７
図は第４の実ｔＩＡｎに於ける外管の様子を示す斜視図
、第８図は冷凍装置の概略系統図、第９図は従来の蒸発
器（あるいは凝縮器）を示す構成図、第１０図は従来の
蒸発器（あるいは凝縮器）に於いて伝熱管内を流動する
冷媒の様子を示す断面図である。 １・・・熱交換器、２・・・内管、３可熱源流体入口室
。 ４・・・熱源流体出口室％　５・・・外！、６・・・冷
媒入口室。 ７・・・冷媒出口室、８・・・冷媒、１１・・・熱源流
体、１４・・・熱交換室、１９・・・連通管、２１・・
・フィン。 代理人弁理士　　則　近　憲　佑（ばか１名）第　　４
　図 第　　５！ｉｉ！ｌ 第　　６　図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）伝熱壁を介して相変化する第一の流体と熱源とな
   る第二の流体との熱交換を行う熱交換器において、前記
   熱交換器の長手方向に平行かつ互いに離間された少なく
   とも１つ以上の内管を内部に含む外管からなる管束、及
   び前記内管の一端部と連通する第二の流体の入口室、及
   び前記内管の他端部と連通する第二の流体の出口室、及
   び前記外管の一端部と連通する第一の流体の入口室、及
   び前記外管の他端部と連通する第一の流体の出口室を、
   前記熱交換器内に設け、前記第一の流体が前記内管と前
   記外管との間を流れ、前記第二の流体が前記内管、及び
   前記外管からなる管束と前記熱交換器の外殻との間の熱
   交換室を流れるよう構成したことを特徴とする熱交換器
   。
2. （２）外管からなる管束と熱交換器の外殻との間の熱交
   換室と第二の流体の入口室とを連通する連通管、及び前
   記熱交換室と前記第二の流体の出口室を連通する連通管
   を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   熱交換器。
3. （３）外管の外表面に前記外管の長手方向に平行なフィ
   ン又はスパイラル状のフィンを設けたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項および第２項のいずれかに記載の
   熱交換器。