JPS5917353B2 - Cylindrical heat exchanger - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱交換効率と組立作業性を向上せしめた筒型熱
交換器に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a cylindrical heat exchanger with improved heat exchange efficiency and ease of assembly.

従来、筒型の熱交換器としては、周壁面が渦巻状をなし
、且つ渦の端面を開口した中空円筒体の、前記周壁面の
内側に環状の仕切板を水平に設けて上下にダクトを形成
したケーシング内に、円形状をなす仕切板の上下方向に
複数本のヒートパイプを環状に貫挿した筒型の熱交換部
を装着して、この上部を加熱すべき低温ガスが流通する
放熱部とし、下部を高温ガスが流通する吸熱部としたも
のがある。Conventionally, a cylindrical heat exchanger has a hollow cylindrical body with a spiral peripheral wall surface and an open end surface of the vortex, and an annular partition plate is provided horizontally inside the peripheral wall surface, and ducts are formed above and below. Inside the formed casing, a cylindrical heat exchange section is installed in which multiple heat pipes are inserted in an annular manner in the vertical direction of a circular partition plate, and the upper part of the cylindrical heat exchange section is used for heat dissipation through which the low-temperature gas to be heated flows. The lower part is an endothermic part through which high-temperature gas flows.

しかるに上記構造の熱交換器は円形状の仕切板にヒート
パイプを同心円状、放射状、渦巻状などに配置してあり
、各ヒートパイプ間の距離が一定でないためガスの流れ
が不均一となる。However, in the heat exchanger having the above structure, the heat pipes are arranged concentrically, radially, spirally, etc. on a circular partition plate, and the distance between the heat pipes is not constant, resulting in non-uniform gas flow.

また上記筒型の熱交換部は渦巻型のケーシング内に装着
した構造となっているため、熱交換部の渦の奥側に位置
する部分は乱流抵抗やダクト内の壁面抵抗の影響を受け
て圧力損失が大きくなり、この結果放熱部側の渦の奥に
位置する部分はガスが十分に供給されず、また吸熱部側
ではガスが十分に排出されず、全体としてガスの偏流が
生じて流れが不均−となり熱交換効率が低い欠点があっ
た。In addition, since the cylindrical heat exchanger mentioned above is installed inside a spiral casing, the part of the heat exchanger located at the back of the vortex is affected by turbulent flow resistance and wall resistance inside the duct. As a result, gas is not sufficiently supplied to the part located deep in the vortex on the heat radiation part side, and gas is not sufficiently exhausted from the heat absorption part side, resulting in a biased flow of gas as a whole. The disadvantage was that the flow was uneven and the heat exchange efficiency was low.

本発明はかかる点に鑑み、複数本のヒートパイプを仕切
板に環状に貫挿した筒型の熱交換部を、渦巻状をなすケ
ーシング内に装着してその上部を放熱部、下部を吸熱部
とした筒型熱交換器において、前記熱交換部を構成する
仕切板の周辺部の上下両面にこれと垂直に夫々複数個の
隔壁を放射状に設けて前記熱交換部を複数のブロックに
区分して、ガスの偏流を防止して熱交換効率を向上せし
めた筒型熱交換器を開発したものである。In view of the above, the present invention has a cylindrical heat exchange section in which a plurality of heat pipes are inserted annularly through a partition plate, and is mounted inside a spiral casing, with the upper part being a heat radiating part and the lower part being a heat absorbing part. In the cylindrical heat exchanger, a plurality of partition walls are provided radially on both upper and lower surfaces of the peripheral part of the partition plate constituting the heat exchange part, respectively perpendicularly thereto, to divide the heat exchange part into a plurality of blocks. We have developed a cylindrical heat exchanger that prevents gas drift and improves heat exchange efficiency.

以下本発明を図面に示す実施例を参照して詳細に説明す
る。The present invention will be described in detail below with reference to embodiments shown in the drawings.

第１図乃至第３図は本発明をプレファブ型とした筒型熱
交換器に適用した場合の一実施例を示すものである。1 to 3 show an embodiment in which the present invention is applied to a prefabricated cylindrical heat exchanger.

図において１は多角筒状に形成された熱交換部、２はこ
の熱交換部１を収納するケーシング、３は加熱すべき低
温ガスが流通する放熱部、４はこの放熱部３の下方に設
けられた高温ガスが流通する吸熱部を夫々示す。In the figure, 1 is a heat exchange part formed in a polygonal cylinder shape, 2 is a casing that houses this heat exchange part 1, 3 is a heat radiation part through which low-temperature gas to be heated flows, and 4 is provided below this heat radiation part 3. The heat absorbing portions through which the high-temperature gas flows are shown.

前記熱交換部１は３０度の角度をもって断面三角形状の
スペーサー５・・・を介して１２個の熱交換部ユニット
６・・・を環状に配して多角筒状に形成されている。The heat exchange section 1 is formed into a polygonal cylindrical shape by arranging twelve heat exchange section units 6 annularly through spacers 5 having a triangular cross section at an angle of 30 degrees.

この熱交換部ユニット６は第３図に示す如く、夫々矩形
状をなす側板７，７、上板８、底板９、および仕切板１
０で前後面が開口した枠状に組み立て、前記仕切板１０
にフィン１１を設けた複数本のヒートパイプ１２・・・
を等間隔に貫挿して、角柱状のパイプ群１３を構成した
ものである。As shown in FIG. 3, this heat exchanger unit 6 includes rectangular side plates 7, 7, a top plate 8, a bottom plate 9, and a partition plate 1.
0, the partition plate 10 is assembled into a frame shape with openings on the front and rear sides.
A plurality of heat pipes 12 provided with fins 11...
are inserted at equal intervals to form a prismatic pipe group 13.

このヒートパイプ１２を等間隔に配列する方法としては
例えば第４図Ａ及びＢに示す如く正三角形状の配列また
は第４図Ｃ及びＤに示す如く正方形状の配列など何れの
配列方法でも良い。The heat pipes 12 may be arranged at equal intervals, for example, in an equilateral triangular arrangement as shown in FIGS. 4A and 4B, or in a square arrangement as shown in FIGS. 4C and D.

なお第４図Ｂ及びＤに示すものはガスの流れ方向に対し
て錯列配夕１ルたものである。The arrangement shown in FIGS. 4B and 4D is a parallel arrangement with respect to the gas flow direction.

この熱交換部ユニット６を第１図に示す如く多角形状を
なす仕切板１４の周辺部にスペーサー５を介して順次配
設し、前記側板７を放射状に配置した隔壁１５として、
この隔壁１５・・・により区分された各部分に夫々角柱
状のパイプ群１３・・・を構成して多角筒状に形成した
熱交換部１を形成したものである。As shown in FIG. 1, the heat exchanger units 6 are successively arranged around a polygonal partition plate 14 via spacers 5, and the side plates 7 are arranged radially as a partition wall 15.
A polygonal cylinder-shaped heat exchange section 1 is formed by forming prismatic pipe groups 13 in each section divided by the partition walls 15.

また前記熱交換部１を収納するケーシング２は周壁面が
渦巻状をなす中空円筒状のケーシング本体２ａの内側路
中央部に環状の仕切板２ｂを水平に設けたものである。The casing 2 housing the heat exchanger 1 has a hollow cylindrical casing body 2a with a spiral peripheral wall surface, and an annular partition plate 2b horizontally provided in the center of the inner path.

更にこの周壁面が渦巻状をなす中空円筒状ケーシング２
の渦の開口した端面には、仕切板２ｂで隔離した上部に
空気などの低温ガスが加熱されて排出される排気口２ｃ
が設けられていると共に、この下部に排熱ガスなどの高
温ガスを取入れる吸気口２ｄが設けられている。Furthermore, a hollow cylindrical casing 2 whose peripheral wall surface forms a spiral shape
At the end face where the vortex is opened, there is an exhaust port 2c at the upper part separated by a partition plate 2b, through which low temperature gas such as air is heated and discharged.
is provided, and an intake port 2d for taking in high-temperature gas such as exhaust heat gas is provided at the bottom thereof.

また中空円筒状をなす渦巻型ケーシング２の上面には熱
交換部１の中空部１ａに通じる低温ガス取入用の吸気口
２ｅが、また下面には渦巻の端面に設けた前記吸気口２
ｄから取入れた高温ガスが熱交換を行なった後、排出さ
れる排気口２ｆが夫々形成されている。Further, on the upper surface of the hollow cylindrical spiral casing 2, there is an intake port 2e for taking in low-temperature gas that communicates with the hollow part 1a of the heat exchange section 1, and on the lower surface, the intake port 2 is provided on the end surface of the spiral.
Exhaust ports 2f are formed, respectively, through which the high-temperature gas taken in from d undergoes heat exchange and is discharged.

しかして上記構成の筒型熱交換器においてその作用を説
明すると、ケーシング２の上面に形成した吸気口２ｅか
ら低温ガスを放熱部３内に取入れると共に、ケーシング
２の端面下部に形成した吸気口２ｄから高温ガスを吸熱
部４内に取入れる。To explain the operation of the cylindrical heat exchanger having the above configuration, low temperature gas is taken into the heat radiating part 3 through the intake port 2e formed on the upper surface of the casing 2, and the intake port formed at the lower end surface of the casing 2 High-temperature gas is taken into the heat absorption part 4 from 2d.

このとき吹込まれた高温ガスはケーシング２内を周壁面
に沿って渦巻状に回転しながら進行し、隔壁１５で仕切
られを各ベロツクに角柱状に配列されたヒートパイプ群
１３を通って、ここで熱交換を行なって冷却された後、
熱交換部１の中央部に至り、しかる後ケーシング２の下
面に設けた排気口２ｆからダクトを通って外部に排出さ
れる。The high-temperature gas blown in at this time advances inside the casing 2 while rotating in a spiral along the peripheral wall surface, passes through a group of heat pipes 13 partitioned by partition walls 15 and arranged in a prismatic shape in each corner, and then passes through a group of heat pipes 13 arranged in a prismatic shape in each corner. After being cooled by heat exchange,
The heat reaches the center of the heat exchanger 1 and is then discharged to the outside through an exhaust port 2f provided on the lower surface of the casing 2 through a duct.

この場合、高温ガスは放射状に設けられた隔壁１５の作
用により、区画された各ブロックに均一に流入すると共
に、フィンつきヒートパイプ１２・・・を三角形状、又
は四角形状の等間隔に規則的に配置して角柱状のパイプ
群１３を構成しているので、このパイプ群１３に流入し
た高温ガスは効率良く熱交換を行なうことができる。In this case, the high-temperature gas flows uniformly into each partitioned block due to the action of the partition walls 15 provided radially, and the finned heat pipes 12 are arranged at regular intervals in a triangular or square shape. Since the prismatic pipe group 13 is formed by arranging the pipes 13 and 13, the high temperature gas flowing into the pipe group 13 can efficiently exchange heat.

一方ヒートパイプ１２は減圧密閉した金属管内に１作動
液を封入したもので、高温ガスとの熱交換により吸熱し
た熱は、放熱部３側に急速に伝達され、ここで吸気口２
ｅから取入れた低温ガスと熱交換を行なってこれを加熱
する。On the other hand, the heat pipe 12 is a metal tube sealed under reduced pressure and filled with a working fluid.
This is heated by exchanging heat with the low temperature gas taken in from e.

この場合、ケーシング２の上面に設けた吸気口２ｅから
熱交換部１の中空部１ａに流入した低温ガスは吸熱部４
と同様に放射状に設けた隔壁１５により区画された各ブ
ロックに均一に流入し、ここで等間隔に配設されたパイ
プ群１３を通って十分に加熱された後、渦巻状に形成さ
れた周壁面に沿って回転しながら排気口２ｃを通って外
部に排出される。In this case, the low temperature gas flowing into the hollow part 1a of the heat exchange part 1 from the air intake port 2e provided on the upper surface of the casing 2 flows into the heat absorption part 4.
Similarly, it flows uniformly into each block partitioned by partition walls 15 provided radially, and after passing through a group of pipes 13 arranged at equal intervals and being sufficiently heated, It is discharged to the outside through the exhaust port 2c while rotating along the wall surface.

従って上記実施例に示す筒型熱交換器は、予め第３図に
示す如き熱交換部ユニット６・・・・・・を形成してお
き、これを多角筒状に組合せて筒型熱交換部１を構成し
たプレファブ型であるため、その組合せ形状を任意に選
ぶことができると共に、特に大型の熱交換器を組立てる
場合に作業性が優れている。Therefore, in the cylindrical heat exchanger shown in the above embodiment, the heat exchange section unit 6 as shown in FIG. 1 is a prefabricated type, the combination shape can be arbitrarily selected, and the workability is excellent especially when assembling a large heat exchanger.

また上記構造の熱交換部１は放射状に設けた隔壁１５に
より複数のブロックに区分され、この隔壁１５の作用に
より乱流抵抗や圧力損失の影響による偏流を少なくして
渦の奥の部分までほぼ均一に熱交換を行なうことができ
る。Furthermore, the heat exchange section 1 having the above structure is divided into a plurality of blocks by partition walls 15 provided radially.The action of the partition walls 15 reduces drifting flow due to the effects of turbulent flow resistance and pressure loss, and almost reaches the deep part of the vortex. Heat exchange can be performed uniformly.

更に隔壁１５で囲まれた各ブロックにはフィン付きヒー
トパイプ１２が、等間隔に且つ角柱状のパイプ群１３を
構成するように仕切板１０に貫挿されているので流入し
たガスは均一にヒートパイプ１２に西り、一本当りの負
荷も平均化されて熱交換効率が向上する。Further, in each block surrounded by the partition wall 15, finned heat pipes 12 are inserted through the partition plate 10 at equal intervals and forming a group of prismatic pipes 13, so that the gas flowing in is uniformly heated. The load on each pipe 12 is also averaged, improving heat exchange efficiency.

またこのようにヒートパイプ１２は規則的な配列をし、
各ヒートパイプ１２に加わる負荷も均一化されているこ
とから熱計算が容易であり、必要以上の安全率を見込む
必要がないので装置の小型ｆヒも図ることができる。In addition, the heat pipes 12 are arranged regularly in this way,
Since the load applied to each heat pipe 12 is also equalized, thermal calculation is easy, and since there is no need to take into account an unnecessarily high safety factor, the device can be made smaller.

なお本発明の筒型熱交換部１は隣接する熱交換部ユニッ
ト６・・・を断面三角形状のスペーサー５を介して接続
したものに限らず、連結具を介して接続したものでも良
く、またその組合せも１２角形状に限らず８角形、円形
など任意の形状とすることができる。Note that the cylindrical heat exchange section 1 of the present invention is not limited to one in which adjacent heat exchange section units 6 are connected via a spacer 5 having a triangular cross section, but may also be one in which they are connected via a connector. The combination is not limited to a dodecagonal shape, but can be any shape such as an octagonal or circular shape.

また本発明は上述の如く熱交換部ユニット６・・・を組
合せたプレファブ型の熱交換部１に限らず、一体型のも
のでも良い。Further, the present invention is not limited to the prefabricated heat exchange section 1 that combines the heat exchange section units 6 as described above, but may also be an integrated type.

例えば仕切板１０．１４を一枚の多角形状または円形状
の板材で構成し、この周辺部の上下両面にこれと垂直に
夫々複数個の隔壁１５・・・を放射状に配設して、この
隔壁１５により区分された各ブロックに夫々複数本のフ
ィン付きヒートパイプ１２を角柱状のパイプ群１３を構
成するように挿着して、仕上り形状が第１図に示すもの
とほぼ同様の筒型熱交換部１でも良い。For example, the partition plate 10.14 is composed of a single polygonal or circular plate, and a plurality of partition walls 15 are arranged radially on both upper and lower surfaces of the periphery, perpendicularly to this. A plurality of finned heat pipes 12 are inserted into each block divided by a partition wall 15 so as to form a prismatic pipe group 13, and the finished shape is a cylindrical shape almost similar to that shown in FIG. The heat exchange section 1 may also be used.

この熱交換器は隔壁１５による作用効果は同じであるが
、大型の熱交換器では組立作業性に劣るため、作業性が
余り問題とならない小型の熱交換器の場合に好適である
。This heat exchanger has the same function and effect as the partition wall 15, but since a large heat exchanger has poor assembly workability, it is suitable for a small heat exchanger where workability is not so much of an issue.

更にヒートパイプ１２に取付けたフィンの形状はラジア
ルフィンに限らずプレートフィンでも良く、またフィン
を設けていないヒートパイプ１２でも良い。Further, the shape of the fins attached to the heat pipe 12 is not limited to radial fins, but may be plate fins, or the heat pipe 12 may have no fins.

以上説明した如く本発明に係る筒型熱交換器によれば、
熱交換部を構成する仕切板の周辺部に放射状に設けた隔
壁により、ダクトを通って熱交換部内に流出入するガス
は各ブロックに均一に流通するため、従来の如く隔壁に
より区分していない熱交換器の如く偏流を生ぜず熱交換
効率を向上させることができる。As explained above, according to the cylindrical heat exchanger according to the present invention,
Due to partition walls installed radially around the partition plates that make up the heat exchange section, the gas flowing in and out of the heat exchange section through the duct flows uniformly to each block, so it is not separated by partition walls as in the past. Heat exchange efficiency can be improved without causing drifting like in a heat exchanger.

更に本発明によれば各ヒートパイプを等間隔；こ配置す
ることにより負荷が平均化され、更に熱交換効率を向上
させることができる。Further, according to the present invention, by arranging the heat pipes at equal intervals, the load can be averaged and the heat exchange efficiency can be further improved.

また本発明はプレファブ化することができるので、特に
大型のものを製造する場合に各ユニットを工場で製造し
て、据付現場における組立を容易にすることができるな
ど種々の効果を有し、極めて工業的価値が大きいもので
ある。In addition, since the present invention can be prefabricated, it has various effects such as making it possible to manufacture each unit at a factory and facilitate assembly at the installation site, especially when manufacturing large items. It has great industrial value.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は本発明の筒型熱交換器を一部切欠して示す平面
図、第２図は第１図の■−■線に沿う断面図、第３図は
第１図に示す熱交換部を構成する熱交換部ユニットの斜
視図、第４図Ａ乃至りはヒートパイプ群の夫々異なる配
列方法を示す模式図である。 １・・・・・・熱交換部、２・・・・・・ケーシング、
２ａ・・・・・・本体、２ｂ・・・・・・仕切板、２ｃ
・・・・・・排気口、２ｄ・・・・・・吸気口、２ｅ・
・・・・・吸気口、２ｆ・・・・・・排気口、３・・・
・・・放熱部、４・・・・・・吸熱部、５・・・・・・
スペーサー、６・・・・・・熱交換部ユニット、７・・
・・・・側板、１０・・・・・・仕切板、１１・・・・
・・フィン、１２・・・・・・ヒートパイプ、１３・・
・・・・パイプ群、１４・・・・・・仕切板、１５・・
・・・・隔壁。Fig. 1 is a partially cutaway plan view of the cylindrical heat exchanger of the present invention, Fig. 2 is a sectional view taken along the line ■-■ in Fig. 1, and Fig. 3 is a heat exchanger shown in Fig. 1. FIGS. 4A to 4A are perspective views of the heat exchanger unit constituting the heat exchanger unit, and FIGS. 1... Heat exchange section, 2... Casing,
2a...Main body, 2b...Partition plate, 2c
...Exhaust port, 2d...Intake port, 2e.
...Intake port, 2f...Exhaust port, 3...
... Heat radiation part, 4 ... Heat absorption part, 5 ...
Spacer, 6...Heat exchange unit, 7...
...Side plate, 10...Partition plate, 11...
...Fin, 12...Heat pipe, 13...
... Pipe group, 14 ... Partition plate, 15 ...
...Bulkhead.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １ 周壁面が渦巻状をなし、且つ渦の端面を開口した中
空円筒体の、前記周壁面の内側に環状の仕切板を水平に
設けて上下にダクトを形成したケーシング内に、多角形
状または円形状をなす仕切板の上下方向に複数本のヒー
トパイプを環状に貫挿した筒型の熱交換部を装置してこ
の上部を加熱すべき低温ガスが流通する放熱部とし、下
部を高温ガスが流通する吸熱部とした筒型熱交換器にお
いて、前記熱交換部を構成する仕切板の周辺部の土工両
面にこれと垂直に夫々複数個の隔壁を放射状に設けて前
記熱交換部を複数のブロックに区分してなる筒型熱交換
器。 ２ 複数のブロックに区分した熱交換部の各ブロックを
ユニット化してプレファブ式に構成してなる特許請求の
範囲第１項記載の筒型熱交換器。 ３ 隔壁により区分された各ブロックのヒートパイプを
等間隔に且つ角柱状のパイプ群を構成するように仕切板
に貫挿して熱交換部を多角筒状に形成してなる特許請求
の範囲第１項または第２項記載の筒型熱交換器。[Scope of Claims] 1. Inside a casing of a hollow cylindrical body whose peripheral wall surface has a spiral shape and whose vortex end surface is open, and in which an annular partition plate is provided horizontally inside the peripheral wall surface to form a duct above and below. A cylindrical heat exchange section is installed in which multiple heat pipes are inserted in an annular manner in the vertical direction of a polygonal or circular partition plate, and the upper part is used as a heat dissipation section through which the low-temperature gas to be heated flows. , in a cylindrical heat exchanger whose lower part is an endothermic part through which high-temperature gas flows, a plurality of partition walls are radially provided on both sides of the earthwork in the peripheral part of the partition plate constituting the heat exchange part, perpendicular thereto; A cylindrical heat exchanger with a heat exchange section divided into multiple blocks. 2. The cylindrical heat exchanger according to claim 1, which is constructed by unitizing each block of the heat exchange section divided into a plurality of blocks to form a prefabricated structure. 3. Claim 1, in which the heat pipes of each block divided by a partition wall are inserted through a partition plate at equal intervals so as to form a group of prismatic pipes, thereby forming a heat exchange part in a polygonal cylindrical shape. The cylindrical heat exchanger according to item 1 or 2.