JPH03279789A - 二重管熱交換器 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、コージェネシステムと称される、電力・熱併
給システム等において用いる、二重管熱交換器の構成に
関する。

（ロ）従来技術 従来からも、二重管熱交換器に関する技術は公知とされ
ていたのである。

例えば実開昭５７−１９５０１４号公報や、実開昭６０
−９５４６４号公報に記載の技術の如くである。

（ハ）発明が解決すべき課題 本発明は、従来の二重前熱交換器とはまったく相違する
ものであり、実際には二重パイプの外に、熱交換器ケー
スが配置されているので、三重管構造であり、また熱交
換器ケースの内部を一方に通過するだけではなく、内部
の二重管を往復の２用途に使用し、往復させて冷却効率
を向上させたものである。

そして、大径パイプの外と熱交換器ケースの間に投入さ
れる液体は、該部分で熱交換器ケースの長さを通過し、
更に小計パイプの内部で往復するので、１．５往復する
こととなり、小径パイプと大径パイプの間の液体は、１
往復することとなるのである。

このように長い時間を掛けて、高低温度の液体を、対向
状態で熱交換させながら移動するので、短くて小さい熱
交換器でありながら、交換熱量の大きな二重前熱交換器
を構成するものである。

またこのように二重前熱交換器を構成する場合において
パイプと仕切板との固着部において熱歪み応力により、
パイプの伸縮が発生し、該固着部の溶接が外れるという
不具合いがあったのである。

該部分にはスパイラル状の凹凸部が設けられているので
あるが、スパイラル状のものでは、パイプ固着部に捩り
力か発生するので、緩衝の効果が薄いのである。

本発明は該部分に円周波状溝部を構成し、これにより熱
応力歪のの伸縮を吸収したものである。

（ニ）課題を解決する手段 本発明の解決すべき課題は以上の如くであり、次に該課
題を解決する手段を説明する。

熱交換器ケースの内部に、２木の径の異なるパイプを同
芯状に配置した二重前仕組を複数組配置し、大径パイプ
を短く構成して、左右端内側仕切板に固着開口し、小径
パイプを長く構成して、左右端外側仕切板に固着開口し
、熱交換器ケースの一端の内側仕切板と外側仕切板と、
ケース側板により構成された工学を、遮蔽板にてさらに
工学ずつに区切り、高温又は低温の一方の液体を、熱交
換器ケースの内側と大径パイプの外側を通過した後に、
外側仕切板とケース側板と遮蔽板により構成した一方の
室より、小径パイプ内に導入し、他端の外側仕切板とケ
ース側板との室から、再度戻りの小径パイプ内を通過し
た後に、外側仕切板と遮蔽板とケース側板により構成し
た他方の室より排出し、他方の液体を、外側仕切板と内
側仕切板と遮蔽板により構成された室より、大径パイプ
と小径パイプの間に導入し、他端で同じく戻りの大径パ
イプに導入したものである。

また、小径パイプ又は大径パイプの端部と、内側仕切板
または外側仕切板との固着部近辺に、熱歪み応力緩衝用
ダンパー４ａを円周波形溝状に構成したものである。

（ホ）実施例 本発明の解決すべき課題及び解決する手段は以上の如く
であり、次に添付の図面に示した実施例の構成を説明す
る。

第１図は電力・熱併給システムの正面図、第２図は同じ
く側面図、第３図は同じく裏面図、第４図は同じく平面
図、第５図は同じくシステムの回路図、第６図は本発明
の二重前熱交換器の正面断面図、第７図は同じく側面断
面図、第８図は他の実施例を示す正面一部断面図、第９
図は同じく側面図、第１０図は同じく正面断面図、第１
１図は小径パイプと大径パイプの斜視図、第１２図は、
戻り小径パイプ４と外側仕切板１０との端面固着部を示
す断面図である。

第１図から第５図の図面において、電力・熱併給システ
ムの構成について説明する。

第５図において、エンジンの回転により直接に発電機り
を回転し電力を供給する。さらに電力を供給するだけで
なく、エンジンＥの回転により発生する熱を、水・水熱
交換機を構成する熱交換器ケース１に案内し、給湯設備
用の２次水を高温化しているのである。

該熱交換器ケース１に案内する一次水は、エンジンＥの
冷却水を更に高温化する為に、排気ガス・水熱交換機１
９を通過させている。

該熱交換器ケース１の内部に二次水に熱を与えて十分に
一次水が低温化される場合には、サーモスタット弁Ｔ２
を切換えて、ラジェータＲとラジエータ冷却ファン１７
の部分は、−火水が通過しないように構成している。

また十分にエンジン冷却水の温度が上昇しない場合には
、サーモスタット弁Ｔ１を切換えて直接にエンジンＥに
もどしている。

冷却ファンコントローラＣにより、ラジェータ冷却ファ
ン１７の回転を０Ｎ−ＯＦＦＦＦ制御子いる。

以上のような電力・熱併給システムに必要な装置が、パ
ッケージの内部に配置されている。

第１図から第４図において、パッケージ内を上下の２室
に区画し、下方にエンジンＥと発電機りを配置し、上部
に排気ガス・水熱交換機１９と排気消音機２０と熱交換
器ケース１とを配置している。

また上部の室の裏側には、ラジェータＲとラジェータ冷
却ファン１７が配置されており、エンジン室内の換気を
行う換気ファン１２が設げられている。ラジェータＲの
冷却風の出口部分に向けて換気ファン１２の風が排出さ
れている。

本発明はこのように構成された電力・熱併給システムの
パッケージを出来るだけ小さく構成可能とすべく、水・
水熱交換機を小型に構成したものである。

第６図・第７図の二重前熱交換器の実施例において説明
する。

熱交換器ケース１が最外側の大径のパイプを兼用してお
り、更にその中に、小径パイプと大径ノぐイブにより構
成した二重前仕組みが複数組支持されているのである。

複数の２重管仕組みが、往き用と戻り用に２分されてい
る。４が戻り小径パイプであり、また５が往き大径パイ
プである。戻り小径パイプ４と往き大径パイプ５を一仕
組みとしており、低温と高温が対向して通過すべく構成
している。

また遮蔽板１１ａ・１４ｂにより分割した他側に、往き
小径パイプ３と戻り大径パイプ２が一仕組めとして数組
配置されている。

往ぎ大径パイプ５と戻り大径パイプ２は、戻り小径パイ
プ４と往き小径パイプ３よりも短く構成され、熱交換器
ケース１の内部に設けられた、左右端内側仕切り板１１
・１３に固着され、大径パイプの外側部分が固着開口さ
れている。

また小径パイプの外側に更に左右端外側仕切板１０・１
５が配置されており、長く構成された戻り小径パイプ４
と往き小径パイプ３が、該左右端外側仕切板１０・１５
に固着されて開口されている。

左右端外側仕切板１０・１５の外側に熱交換器ケース１
０ケース側板１ｂ・１ａが配置されているので、熱交換
器ケース１の内部は、中央の左右端内側仕切り板１１・
１３に囲まれた広い室ａと、内側仕切板１１と外側仕切
板１０との間の室すと、外側仕切板１０とケース側板１
ｂの間に室Ｃと、内側仕切板１３と外側仕切板１５に囲
まれ、中央を遮蔽板１４．２により分断された２室ｄ−
ｅと、外側仕切板１５とケース側板１ａにより囲まれ遮
蔽板１４ｂにより分断された２室ｆ−ｇの７室に分割さ
れているのである。

１次水は、−火水入口６より室ａの内部に入り、往き大
径パイプ５と戻り大径パイプ２の外側を通過し熱交換を
行いながら、中間継手３２の部分に出て室ｇに回り、酸
室ｇから往き小径パイプ３の内部に入る。

該往き小径パイプ３の内部を１Ｊ１１過して、反対側の
室Ｃに出て、室ＣにおいてＵターンし、戻り小径パイプ
４に入る。該戻り小径パイプ４を通過し室ｆに出−（、
−火水出口７より、排出される。

他方二次水は、二次水入口８より室ｄに入り、酸室ｄか
ら往き大径パイプ５と戻り小径パイプ４の間に入り反対
側に移動し、室す内でＵターンし、往き小径パイプ３と
戻り大径パイプ２の間に入る。該状態で室ｅまで移動し
、酸室ｅより二次水出口９より排出される。

故に、二次水は、大径パイプの内部で小径パイプの外部
の作る空間を通過するので、小径パイプの内部を通過す
る一次水と、大径パイプの外側を通過する一次水により
、内外から熱交換されることとなるのである。

また−火水は、−火水入口６から入って、−次０ 水出ロアに出るまでの間に、熱交換器ケース１内を１．
５往復することとなり、二次水は同じく１往復すること
となるのである。

第８図・第９図・第１０図において示す実施例において
も、全体的な構成は同じであるが、第６図・第７図の実
施例において示した中間継手３２が、熱交換器ケース１
の内部で室ｄの内部に構成されている部分が異なってい
る。

また小径パイプと大径パイプは、共に第１１図において
、戻り小径パイプ４と往き大径パイプ５の部分に示す如
く、スパイラル状の凹凸管により構成されており、該ス
パイラル状の凹凸５ａ・４Ｃにより、伝熱面積を大とし
、熱交換効率を向上しているのである。

尚、−火水の通路と、二次水の通路は、逆にしても良い
ことば勿論である。

第１２図は、戻り小径パイプ４と外側仕切体１０との端
面固着部を示す断面図である。

該戻り小径パイプ４は長いパイプであり、高熱水の流入
により熱歪み応力が発生し、該戻り小径１ パイプ４が伸縮するので、外側仕切体１０との溶接固定
部が繰り返しの伸縮により外れてしまうという不具合い
が発生していたのである。

本発明においてこの不具合いを解消する為に、該部分に
円周を−回りする円周波形溝状を熱歪み応力緩衝用ダン
パー４ａとして形成したものである。

該部分に熱歪み応力緩衝用ダンパー４ａ・４ｂとして２
本を設けても良いものである。

該熱歪み応力緩衝用ダンパー４ａはスパイラル状の凹凸
４ｃとは別に設けられているのである。

スパイラル状の凹凸４ｃによっても成る程度の緩衝効果
は発揮するのであるが、この場合には螺旋であるので、
熱歪み応力が涙状に発生することとなり、溶接部の外れ
が発生するのである。

（へ）発明の効果 本発明は以上の如く構成したので、次のような効果を奏
するものである。

請求項（１）の如く構成したので、小径パイプと大径パ
イプの間を通過する二次水は、小径パイプの２ 内部の一次水と、大径パイプの外の一次水の両方から、
熱交換を受けるので、交換熱量が大きくなり、熱交換器
ケース１はこれに逆比例して小型に構成するごとが出来
るのである。

また、−火水は熱交換器ケース１の中を１．５往復し、
二次水は熱交換器ケース１の中を１往復するのであるか
ら、短い熱交換器ケース１の中を長い距離移動するので
、熱交換量が大きくなるのである。

また、小径パイプと大径パイプも、コスト的には安いも
のであり、二重管構造にしたにも関わらず、コストの安
い熱交換器とすることが出来たものである。

また、小径パイプも大径パイプも熱交換器ケース１も、
通常のパイプを切断・溶接することにより構成出来るも
のであり、精度の高い加工や組立を必要としないので、
この点でもコス１−を安くすることが出来たものである
。

請求項（２）の如く、小径パイプ又は大径パイプの端部
と、内側仕切板または外側仕切板との固着部３ 近辺に、熱歪み応力緩衝用ダンパー４ａを円周波形溝状
に構成したので、該円周波形溝状の部分が蛇腹パイプの
役目をすることにより、パイプの熱歪み応力による伸縮
を吸収することができ、この熱歪み応力の吸収により溶
接部の外れを防止することが出来たものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は電力・熱併給システムの正面図、第２図は同じ
く側面図、第３図は同じく裏面図、第４図は同じく平面
図、第５図は同じくシステムの回路図、第６図は本発明
の二重前熱交換器の正面断面図、第７図は同じく側面断
面図、第８図は他の実施例を示す正面一部断面図、第９
図は同じく側面図、第１０Ｍは同じく正面断面図、第１
１図は小径パイプと大径パイプの斜視図、第１２図は、
戻り小径パイプ４と外側仕切板１０との端面固着部を示
す断面図である。 １・・・熱交換器ケース ２・・・戻り大径パイプ ４ ３　・　・ ４　・　・ ５　・　・ ６　・　・ ７　・ ４ａ ・往き小径パイプ ・戻り小径パイプ ・往き大径パイプ ・−火水入口 ・−火水出口 １４ｂ・・・遮蔽板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、熱交換器ケースの内部に、２本の径の異なるパ
   イプを同芯状に配置した二重管仕組を複数組配置し、大
   径パイプを短く構成して、左右端内側仕切板に固着開口
   し、小径パイプを長く構成して、左右端外側仕切板に固
   着開口し、熱交換器ケースの一端の内側仕切板と外側仕
   切板と、ケース側板により構成された二室を、遮蔽板に
   てさらに二室ずつに区切り、高温又は低温の一方の液体
   を、熱交換器ケースの内側と大径パイプの外側を通過し
   た後に、外側仕切板とケース側板と遮蔽板により構成し
   た一方の室より、小径パイプ内に導入し、他端の外側仕
   切板とケース側板との室から、再度戻りの小径パイプ内
   を通過した後に、外側仕切板と遮蔽板とケース側板によ
   り構成した他方の室より排出し、他方の液体を、外側仕
   切板と内側仕切板と遮蔽板により構成された室より、大
   径パイプと小径パイプの間に導入し、他端で同じく戻り
   の大径パイプに導入したことを特徴とする二重管熱交換
   器。
2. （２）、請求項（１）記載の小径パイプ又は大径パイプ
   の端部と、内側仕切板または外側仕切板との固着部近辺
   に、熱歪み応力緩衝用ダンパー４ａを円周波形溝状に構
   成したことを特徴とする二重管熱交換器。