JPS6373096A - 電場による伝熱促進装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、熱媒体の蒸気の潜熱を伝熱管に放出させて熱
交換を行う凝縮熱交換器の改良に関し、更に詳しくは該
熱交換器に設けられ、電場により凝縮熱交換器の伝熱を
促進する装置に関する。

（従来技術） 凝縮熱交換器においては、伝熱面を冷却液で冷却し、該
伝熱面に熱媒体蒸気を凝縮付着させるものとなっている
。ところが、伝熱面に付着した凝縮液の液膜が厚いと、
液膜の外周表面の温度が低下しないため、続く凝縮が阻
害されるものとなる。そこで、極力液膜を薄くするべく
、できるだけ速く凝縮液を伝熱面から取り去ってやる必
要がある。

従来の公知の凝縮熱交換器では、凝縮液の重力による落
下だけを利用するものとなっていたが、それでは液膜の
薄膜化が不十分であったため、強制的に凝縮液を取り去
ることが試みられている。

その一つが、高圧の電場を利用した液体の引き出し装置
である。

この液体引き出し装置を＠５図に示す。

凝縮熱交換器のケーシング（図示省略）内に、縦置きに
伝熱管１が設けられ、伝熱管１には冷却水が流されてい
る。この伝熱管１の表面２に７０ンなどの熱媒体の蒸気
の潜熱が放出され、熱媒体の蒸気が凝縮し、伝熱管１内
の冷却水が受熱して温度上昇する。

伝熱管１の表面２には、重力によって下方に流れる熱媒
体の凝縮液の膜が形成され、この液膜が新たな蒸気の凝
縮を阻害し、伝熱性能の低下させる原因となっていた。

この伝熱促進装置では、一方では液膜を電場により線電
極に引き寄せて排出し、他方では液膜を部分的に液滴化
して伝熱管１の表面２に露出部分を形成し、新たな凝縮
を進める装置である。

以下に、この点について詳細に説明する。

伝熱管１の周囲に、螺旋状の線電極３と金属板を曲げ加
工して成る面電極４とがわずかな間隔をおいて設けられ
る。そして、化８管１を一方の電極とし、且つ線電極３
と面電極４を他方の電極として高電圧をかける。この電
場により凝縮液分子に力が作用し、一方では、伝熱管１
の表面２の凝縮液の多くは線電極３に引き出される。線
電極３によって凝縮液が引き出されると、その部分より
も下側の凝縮液の液膜は比較的薄くなっている。ところ
が、面電極４と対向する側では液膜が部分的に面電極４
側に引き寄せられ、部分的に液滴が付着したような状態
となる。このため、液滴は表面２に部分的に液膜の薄い
部分を作るものとなり、この液膜の薄い部分で凝縮を促
進するものである。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、この液滴が次第に成長し、伝熱管１と面電極
３の両方にまたがって付着したままとなり、面電極３の
内側４と伝熱管１の間に凝縮液が充満して、伝熱管１の
表面２の露出部分が少なくなり伝熱促進性能が低下して
しまう間をがあった。

本発明は、上記面電極を利用した伝熱促進装置を改良し
たものである。

即ち、本発明の目的は、面電極と対向する伝熱管の表面
との間に凝縮液が充満しないようにし、液膜の薄い部分
、つまり露出部分を広く維持できるようにした電場によ
る伝熱促進装置を提供することにある。

（間厘点を解決するための手段） 本発明は、面電極の少なくとも伝熱管の表面に対向した
内側が絶縁体によりコーティングされて絶縁膜が形成さ
れている。

（実施例） 以下に、本発明の一実施例を図を参照して説明する。

ｆｊＳ４図を参照して、凝縮熱交換器の概略を説明する
。

６は、；疑縮熱交換器である。ケーシング７内に複数の
伝熱管１が縦置に設けられている。ケーシング７の下部
の冷却水導入口８がら冷却水が導入され、伝熱管１内を
上昇する。一方、ケーシング７の上部の蒸気導入口９が
らは、フロンなどの熱媒体の蒸気が、ケーシング７内に
導入される。

冷却水が流れる伝熱管１の表面２に、熱媒水の蒸気が潜
熱を放出し１疑縮する。伝熱管１を上昇する間に受熱し
て温度上昇した冷却水は、ケーシング７の上部の冷却水
導出口６から導出される。伝熱管１の表面２に凝、縮付
着した凝１愉ン夜は、伝熱管１の表面２に液膜を形成し
、該液膜は重力によって下方へ流れ、ケーシング７の下
部にある凝縮液排出口から排出される。

この伝熱管１の表面２における凝縮液の液膜は、続く所
たな凝縮を阻害するものとなる。

次に述べる伝熱促進装置は、強制的に凝１格液を伝熱管
１から除去し、更に凝縮液の液膜を滴状化して伝熱管１
の表面２に部分的にｉ膜の藩い部分、即ち露出部分を作
る装置である。

第１図を参照して、金属などの導体から成る伝熱管１の
周囲に、伝熱管１の表面２とわずかの間隔をおいて螺旋
状に巻かれた線電極３が、伝熱ｔｒ１１の周囲に設けら
れた複数の支持体１１に固定され、その下端１２は伝熱
ｇ１がら離れて縦方向に伸張する排液体５に接続されて
いる。

この線電極３は、伝熱管１の表面２に凝縮付着した凝縮
液を引き出すものである。

又、螺旋状に巻回された線？！極３の間には、金属板を
曲げ加工してなる面電極４が支持体１１に固定され、下
端１３は排液体５に接続されている。この面電極４の作
用は次のとおりである。

面電極４は伝熱管１の表面２に付着した凝縮液を滴状化
するとともに、後述のように成長した液滴を面電極４に
付着させて伝熱管１から除去させる作用を有する。面電
極４の少なくとも内側１４には、ｆｊｒ、　２図に示す
ようにテフロン、ワニスなどの絶縁体によりコーティン
グされた絶縁膜１５が形成されている。絶縁膜１５が形
成されている理由は、次のとおりである。

熱媒体がフロンの場合、その蒸気の電気抵抗は１０’？
Ω／ｃｍであり、液体の電気抵抗は１０１２Ω／ｃＩＩ
ｌである。絶縁膜１５がテフロンの場合、その電気抵抗
は１０１４Ω／ｃｎ＋である。つまり、熱媒体の蒸気の
電気抵抗をＲ１とし、絶縁膜１５の電気抵抗をＲ２とし
、熱媒体の液体（凝縮液）の電気抵抗なＲ１とした場合
において、Ｒ，＞　Ｒ７〉Ｒ３の大小関係がある。

面電極４と伝熱管１間に高電圧をかけると、面電極４と
伝熱ｇ１の間に電場が形成され、この電場により凝縮液
１６の分子に面電極４側に引く力が作用し、凝縮液１６
は滴状化される。

この液滴が成長して絶縁膜１５に到達すると、凝縮液１
６と面電極４の間、つまり絶縁膜１５に電場が形成され
るものとなり、凝縮液１６の分子に作用していた電場に
よる力が消滅し、；凝縮液は重力により落下する。

以上のような電場の変化を応用した本発明の一実施例の
作用は、次のとおりである。

伝熱Ｉｒ１１を一方の電極とし、且つ面電極４を他方の
電極として高電圧をかける。この電場により凝縮液１６
の分子に力が作用し、伝熱管１の表面２の凝縮液の多く
は線電極３に引き出され、遠心力により線電極３に沿っ
て流れ排液体５に連絡され、排液体５に沿って下方に流
れる。

線電極３に引き出されない凝縮液１６は、第２図に示す
ように、面電極４と対向する伝熱管１の表面２において
液滴となる。液滴となることにより、伝熱管１の表面２
に液膜の薄い露出部分１７ができ、新たな凝縮が進み伝
熱が促進される。この凝縮液１６の液滴は、第３図（イ
）（ロ）（ハ）に示すような過程を経て、伝熱管１ｈ・
ら除去される。ここで、？Ｊ、３図において鎖線は電気
力線を示す。

凝縮液の液滴は第３図（イ）に示すように次第に成長し
、第３図（ロ）に示すように液滴ＩＧが絶縁膜１５に到
達すると凝縮液１６と面電極４の開、つまり絶縁膜１５
に電場が形成されるものとなり、凝縮液１６の分子に作
用していた電場による力が消滅し、凝縮液は重力により
落下したり、面電極４を伝わって排液体５に沿って下方
に流れる。本実施例では、面電極４の下端部１８が螺旋
状に下方に傾斜して形成されており、重力に上り面電極
４の下端部１８に集まった凝縮液が遠心力により移動し
、排液体５に連絡される。

尚、上記実施例に本発明が限定されるものではない。例
えば、面電極は排液体に連絡されていないものも、下端
部に傾斜がないものも含むものである。

又、本発明の伝熱促進装置は、線電極と面電極とを組合
わせた構造のものに限定されるものではなく、面電はだ
けが設けられた構造も含むものである。

更に、面電極の内側に絶縁体がコーティングされている
ものに限定されず、例えば面電極の表面全体に絶縁体が
コーティングされているものも含む。

（発明の効果） 本発明は、面電極の少なくとも内側が絶縁体によりコー
ティングされて絶縁膜が形成されている。このため、伝
熱管の表面に形成された液滴が徐々に成長し、面電極に
接触するまで拡大したとしても、液滴が面電極に接触し
た途端に、電場による作用力を失って重力による自然落
下を生ずる。

従って、面電極と対向する伝熱管の表面において凝縮液
に覆われない露出部分を常に広く維持でき、伝熱促進効
果を向上させることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の斜視図である。 第２図は、第１図の要部の断面図である。 第３図（イ）（ロ）（ハ）は、第１図の実施例の作用過
程を示す一部断面図である。 １４図は、凝縮熱交換器の断面図である。 第５図は、出原中の技術の斜視図である。 １：伝熱管　２：表面　４：面電極 ６：凝縮熱交換器　１２：徘液体　１４：内側１５：絶
縁膜 第１図 第３図 （イ） 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 凝縮熱交器内に縦置に設けられ、熱媒体の蒸気の潜熱が
   放出される伝熱管と、該伝熱管の周囲に設けられた線電
   極と、該線電極の巻回された位置を除く伝熱管の周囲に
   設けられた面電極とを備え、該線電極及び面電極を一方
   の電極に、且つ前記伝熱管を他方の電極にし、両者の間
   に高電圧をかけて伝熱管の表面に付着した前記熱媒体の
   凝縮液を線電極に引き出すとともに、前記面電極に対向
   した伝熱管表面の凝縮液を滴状化するようにした電場に
   よる伝熱促進装置において、 前記面電極の少なくとも伝熱管に対向した内側が絶縁体
   によりコーティングされ、絶縁膜が形成されており、 熱媒体の蒸気の電気抵抗をＲ＿１とし、絶縁膜１５の電
   気抵抗をＲ＿２とし、熱媒体の液体（凝縮液）の電気抵
   抗をＲ＿３とした場合、 Ｒ＿１＞Ｒ＿２＞Ｒ＿３ となっていることを特徴とする電場による伝熱促進装置
   。