WO2017130898A1 - 熱交換装置 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a heat exchanging device, for example, a falling liquid film type heat exchanging device that cools a high temperature fluid by a heat exchange with a refrigerant such as tap water while flowing down in a liquid film by its own weight.
  • a heat exchanging device for example, a falling liquid film type heat exchanging device that cools a high temperature fluid by a heat exchange with a refrigerant such as tap water while flowing down in a liquid film by its own weight.
  • the heat exchanging device described in Patent Document 1 includes a flow-through hole provided at the bottom of a storage tank and a heat transfer medium flow pipe provided to hang from the storage tank, and allows the fluid to be heat-treated to flow down. It is a structure in which heat is exchanged with the heat transfer medium flowing through the heat transfer medium flow pipe while dropping and dropping in a liquid film following the outer surface of the heat transfer medium flow pipe. According to this heat exchange device, heat exchange between the heat-treated fluid and the heat transfer medium can be performed efficiently, and therefore, for example, cooling treatment of hot water can be performed quickly and reliably.
  • the heat exchange device of Patent Document 1 has a structure in which a heat transfer medium flow pipe is attached to a box (case). Therefore, the heat transfer medium flow pipe cannot be easily cleaned or maintained. In addition, it is considered that there is room for further improving the efficiency of heat exchange by the heat exchange device by improving the fixing structure of the heat transfer medium circulation pipe.
  • the present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a heat exchange device that can effectively reduce the trouble of cleaning and maintenance of the device and can improve the efficiency of heat exchange of the device. It is to provide.
  • the heat exchange part of the heat transfer medium circulation pipe when the lid member is in the closed position for closing the opening, the heat exchange part of the heat transfer medium circulation pipe is accommodated in a fixed state in the case, while the lid member is
  • the heat exchange unit is configured to be in a state where the heat exchange part of the heat transfer medium distribution pipe is taken out of the case from the opening when the opening is in the open position, the heat exchange device is cleaned and maintained.
  • the heat exchange part of the heat transfer medium circulation pipe can be taken out of the case simply by opening the opening with the lid member in the open position. Therefore, the work of cleaning and maintenance of the heat exchange device can be performed very efficiently.
  • the heat exchange part of the heat transfer medium circulation pipe is fixed to the inner surface of the lid member by a frame formed by combining rod-like members, so that the heat transfer unit installed in the case is Compared with the structure in which the heat exchange part of the heat medium circulation pipe is not fixed, the pipes of the heat exchange part are aligned. Thereby, a more uniform heat exchange between the heat transfer medium flowing through the heat transfer medium distribution pipe and the heat-treated fluid becomes possible. Therefore, the efficiency of heat exchange by the heat exchange device (efficiency of heat recovery) can be effectively improved.
  • the heat exchange part of the heat transfer medium circulation pipe is fixed to the inner surface of the lid member through a frame formed by combining rod-shaped members, so that the heat transfer medium circulation pipe is opened and closed with the opening and closing of the lid member.
  • the heat exchange part of the heat transfer medium circulation pipe can be accurately installed at a desired position in the case only by arranging the lid member at the closed position. Further, it is possible to avoid the occurrence of displacement in the heat exchange part of the heat transfer medium circulation pipe installed in the case during use of the apparatus.
  • the frame member has a structure in which the heat exchange portion of the heat transfer medium circulation pipe is fixed by fastening bolts in a state of being sandwiched from both sides in the axial direction of the spiral winding. It may be.
  • the lid member and the heat exchange unit fixed to the lid member may be configured to slide relative to the opening of the case.
  • the heat exchange unit fixed to the lid member can be inserted into and removed from the case with a simple configuration.
  • the above heat exchange device may include a seal member for sealing a gap between the lid member at the closed position and the opening.
  • the lid member by arranging the lid member in the closed position, the gap between the lid member and the opening is reliably sealed by the sealing member, so that the heat-treated fluid in the case leaks out of the case from the opening. It can be surely prevented.
  • the heat exchange device is configured to drop the heat-treated fluid from the open portion above the case into the case and distribute and flow it in a liquid film along the outer surface of the heat transfer medium circulation pipe. It may be a falling film type heat exchange device that exchanges heat with the heat transfer medium flowing through the heat transfer medium flow pipe.
  • a heat-treated fluid storage tank for storing the heat-treated fluid is installed in an upper part of the case, and the heat-treated fluid storage tank is connected to the heat transfer medium circulation pipe in the case. It is good to comprise so that the said to-be-heated fluid may be dripped by a fixed quantity.
  • the pipes of the heat exchange section are in an aligned state, and the adjacent pipes of the heat exchange section wound in a spiral shape of the heat transfer medium circulation pipe are reliably brought into contact with each other. ing. Therefore, if the structure of the present invention is applied to a falling liquid film type heat exchange device, a more uniform distribution and flow of the heat-treated fluid to be distributed and flowed in the form of a liquid film along the outer surface of the heat transfer medium circulation pipe. Since this can be realized, heat exchange with the heat transfer medium flowing through the heat transfer medium distribution pipe can be performed very efficiently.
  • the heat exchanger according to the present invention by providing the above-described configuration, it is possible to effectively reduce the trouble of cleaning and maintenance of the apparatus, and to improve the efficiency of heat exchange of the apparatus.
  • FIG. 1 to 4 are diagrams showing a heat exchange device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 1 is a plan view
  • FIG. 2 is a diagram showing an internal configuration viewed from one side surface
  • FIG. 4 is a side view which shows the cover member mentioned later.
  • 5 and 6 are perspective views of the heat exchange device.
  • FIG. 5 illustrates a state in which a lid member 15 described later is in an open position
  • FIG. 6 illustrates a state in which the lid member 15 is in a closed position.
  • the heat exchanging device 1 of the present embodiment has a heat transfer medium distribution pipe (pipe) 30 inside a rectangular parallelepiped metal case (box) 10 with an open top.
  • This is a structure in which an exchange unit 40 is installed.
  • the heat exchange unit 40 is held (fixed) in the case 10 (specifically, the inner surface of the lid member 15) by a frame member (frame body) 50.
  • the case 10 is supported by four legs 11 attached to the bottom thereof.
  • a filtration tank 60 and a constant flow rate water tank (heat-treated fluid storage tank) 61 are installed in the open portion (opening) of the upper portion of the case 10. 5 and FIG. 6, the illustration of the filtration tank 60 is omitted. Inside the filtration tank 60, a filter (not shown) for filtering scales and the like contained in the hot water (fluid to be heat-treated) flowing into the case 10 is installed.
  • the constant flow rate water tank 61 is a tank that can store the heat-treated fluid provided on the lower side (lower side) of the filtration tank 60 and at the top of the case 10.
  • a dripping hole (not shown) for dripping the heat-treated fluid filtered by the filter inside the tank 60 into the case 10 is provided.
  • This dripping hole is composed of a plurality of holes that are opened in the case 10 immediately above the heat exchange section 41, which will be described later, and by setting the diameter and number of the holes to an appropriate diameter and number, The heat exchanger 41 is dropped at a desired flow rate and a constant flow rate. Therefore, the heat-treated fluid dropped from the dropping hole flows down while forming a liquid film along the surface of the pipe 30 of the heat exchanging portion 41.
  • a metal material having good thermal conductivity and corrosion resistance is preferably used as the material of the heat transfer medium circulation pipe 30 as the material of the heat transfer medium circulation pipe 30, a metal material having good thermal conductivity and corrosion resistance is preferably used.
  • Two sets of the lid member 15 and the heat exchange unit 40 attached to the opening 12 of the case 10 are provided side by side in the width direction of the case 10. That is, two openings 12 having the same shape are arranged side by side in the width direction on the side surface of the case 10.
  • a lid member 15 having the same shape is installed in each of the two openings 12 so that the opening 12 can be opened and closed.
  • a heat exchange unit 40 having the same shape is installed in each lid member 15. In the following detailed description of the configuration, one lid member 15 and the heat exchange unit 40 will be described.
  • the heat exchanging unit 40 has a structure having a heat exchanging portion (loop portion) 41 formed by winding an intermediate portion of a single metal heat transfer medium circulation pipe 30 in an elongated oval shape in a plan view. Further, both end portions (the upper end portion 32 a and the lower end portion 32 b) of the heat transfer medium circulation pipe 30 penetrate the lid member 15 and project outside the case 10.
  • An upper end portion 32 a of the heat transfer medium circulation pipe 30 is a heat transfer medium discharge port 16 a provided at the upper portion of the lid member 15, and a lower end portion 32 b of the heat transfer medium circulation pipe 30 is provided at the lower portion of the lid member 15.
  • the heat transfer medium inlet 16b is provided at the upper portion of the lid member 15.
  • the lid member 15 opens the opening 12 by separating from the side wall 13 of the case 10, and closes the opening 12 by contacting the outer surface of the side wall 13.
  • a seal member (packing) 14 is interposed between the lid member 15 and the side wall 13 of the case 10 to seal the gap therebetween. Thereby, the opening part 12 of the side wall 13 can be closed in a sealed state (liquid-tight state) with the lid member 15 in the closed position.
  • the heat exchanging portion 41 of the heat transfer medium circulation pipe 30 has a straight portion 33 extending in the longitudinal direction and a curved portion 34 formed by curving both ends of the straight portion in a U shape, and is entirely an oval loop. It is formed in a shape. And the heat exchange part 41 of this heat-transfer medium distribution
  • circulation piping 30 is attached to the inner surface of the cover member 15 with the frame member 50 formed combining the some rod-shaped member. Thereby, the heat exchanger 41 of the heat transfer medium flow pipe 30 attached to the lid member 15 can be taken in and out of the opening 12 by moving the lid member 15 between the open position and the closed position. It has become.
  • the frame member 50 includes a vertical bar 51, an upper horizontal bar 52, and a lower horizontal bar 53.
  • a plurality of (three in the figure) vertical bars 51 are installed at equal intervals along the longitudinal direction of the heat transfer medium circulation pipe 30.
  • the upper horizontal bar 52 connects the upper parts of the plurality of vertical bars 51 and extends in the horizontal direction
  • the lower horizontal bar 53 connects the lower ends of the plurality of vertical bars 51 and extends in the horizontal direction.
  • a presser plate 54 extending in the width direction of the heat transfer medium circulation pipe 30 (a direction orthogonal to the longitudinal direction) is installed at the upper end portion of the vertical bar 51.
  • the holding plate 54 is fixed to the upper end of the vertical bar 51 by fastening a fixing tool 55 composed of a bolt and a nut.
  • a fixing tool 55 composed of a bolt and a nut.
  • the heat transfer medium circulation pipe 30 is fixed by sandwiching the heat exchange section 41 of the heat transfer medium circulation pipe 30 between the presser plate 54 and the lower horizontal bar 53.
  • the heat exchanging portion 41 is fixed by the presser plate 54 and the lower horizontal bar 53 while being sandwiched from both sides in the axial direction of the spiral winding.
  • the frame member 50 is placed on the upper end portion 17a of the elongated plate-like support leg 17 extending in the width direction provided upright on the inner bottom portion of the case 10.
  • the support legs are installed at two front and rear positions, and the lower horizontal bar 53 is stretched between the upper ends of the two support legs in a state where the lid member 15 is in the closed position.
  • the heat exchange unit 40 (heat transfer medium circulation pipe 30) is disposed in the center portion of the case 10. Further, the lid member 15 can be fixed to the side wall 13 of the case 10 with a bolt 18 in a state where the lid member 15 is in the closed position. Thereby, the heat exchange unit 40 (heat transfer medium flow pipe 30) is fixed to the case 10 via the lid member 15 and the frame member 50. On the other hand, as shown in FIG. 5, the heat exchange unit 40 (heat transfer medium circulation pipe 30) is taken out from the opening 12 to the outside of the case 10 with the lid member 15 in the open position.
  • the heat exchange unit 40 heat transfer medium flow pipe 30 fixed to the lid member 15 with the frame member 50 is opened as the opening 12 is opened and closed by the lid member 15. 12 so that it can be taken in and out.
  • the heat transfer medium such as tap water injected from the heat transfer medium inlet 16b of the heat transfer medium circulation pipe 30 flows through the heat exchange section 41 of the heat transfer medium circulation pipe 30. And discharged from the heat transfer medium drain 16a. Further, as described above, the fluid to be treated that drops from the dropping hole at the center of the bottom of the filtration tank 60 flows down while forming a liquid film along the surface of the pipe of the heat exchange unit 41. Thereby, heat exchange is performed between the heat transfer medium flowing through the heat transfer medium flow pipe 30 and the fluid to be processed flowing down the surface of the heat transfer medium flow pipe 30.
  • the heat exchange device 1 of the present embodiment includes the box-shaped case 10 whose upper side is opened, and the heat exchange unit 40 having the heat transfer medium flow pipe 30 installed in the case 10.
  • heat exchange is performed between the heat-treated fluid introduced into the case 10 and the heat transfer medium flowing through the heat transfer medium distribution pipe 30.
  • the case 10 includes an opening 12 provided in the side wall 13 and a plate-like lid member 15 for opening and closing the opening 12.
  • the heat transfer medium circulation pipe 30 of the heat exchange unit 40 includes a heat exchange part 41 wound in a spiral shape, and the heat exchange part 41 of the pipe is interposed through a frame 50 formed by combining rod-like members. It is fixed to the inner surface of the lid member 15.
  • Both end portions of the heat transfer medium circulation pipe 30 penetrate the lid member 15 and project outside the case 10.
  • the heat exchanging portion 41 of the heat transfer medium flow pipe 30 is accommodated in a state fixed in the case 10, while the lid member 15 is opened 12.
  • the heat exchanging part 41 of the heat transfer medium circulation pipe 30 is configured to be taken out from the opening 12 to the outside of the case 10 when in the open position.
  • the heat exchange part 41 of the heat transfer medium flow pipe 30 when the lid member 15 is in the closed position that closes the opening 12, the heat exchange part 41 of the heat transfer medium flow pipe 30 is accommodated in a fixed state in the case 10.
  • the heat exchange part 41 of the heat transfer medium flow pipe 30 is configured to be taken out of the case 10 from the opening 12.
  • the heat exchange part 41 of the heat transfer medium flow pipe 30 can be taken out of the case 10 simply by opening the opening 12 with the lid member 15 in the open position. Therefore, the work of cleaning and maintenance of the heat exchange device 1 can be performed very efficiently.
  • the heat exchange part 41 of the heat transfer medium circulation pipe 30 is fixed to the inner surface of the lid member 15 via a frame member 50 formed by combining rod-shaped members, thereby Compared with the structure in which the heat exchanging portion 41 of the heat transfer medium circulation pipe 30 installed in 10 is not fixed, the pipe of the heat exchanging portion 41 is in an aligned state. Thereby, a more uniform heat exchange between the heat transfer medium flowing through the heat transfer medium flow pipe 30 and the heat-treated fluid becomes possible. Therefore, the efficiency of heat exchange by the heat exchange device 1 (efficiency of heat recovery) can be effectively improved.
  • the heat exchanging portion 41 of the heat transfer medium circulation pipe 30 is fixed to the inner surface of the lid member 15 through a frame formed by combining rod-shaped members, so that heat transfer is performed with the opening and closing of the lid member 15. There is no possibility that the installation position of the heat exchanging portion 41 of the medium circulation pipe 30 is shifted. Therefore, it is possible to accurately install the heat exchanging portion 41 of the heat transfer medium circulation pipe 30 at a desired position in the case 10 only by arranging the lid member 15 at the closed position. Further, it is possible to avoid the occurrence of displacement in the heat exchanging portion 41 of the heat transfer medium circulation pipe 30 installed in the case 10 during use of the apparatus.
  • the frame member 50 has a structure in which the heat exchanging portion 41 of the heat transfer medium circulation pipe 30 is fixed by fastening bolts in a state of being sandwiched from both sides in the axial direction of the spiral winding. is there.
  • the adjacent pipes of the heat exchanging portion 41 wound in a spiral shape of the heat transfer medium circulation pipe 30 can be reliably brought into contact with each other. It becomes possible to make the flow of the heat treatment fluid uniform. Accordingly, the efficiency of heat exchange (heat recovery efficiency) by the heat exchange device 1 can be further improved.
  • the lid member 15 and the heat exchange unit 40 fixed to the lid member 15 are configured to slide relative to the opening 12 of the case 10. According to this structure, the heat exchange unit 40 fixed to the lid member 15 can be taken in and out of the case 10 with a simple configuration with a reduced number of parts.
  • the heat exchange device 1 includes a seal member 14 for sealing a gap between the lid member 15 and the opening 12 in the closed position. According to this configuration, the gap between the lid member 15 and the opening 12 is reliably sealed by the seal member 14 by disposing the lid member 15 in the closed position, so that the heat-treated fluid in the case 10 is opened to the opening 12. Can be prevented from leaking out of the case 10.
  • the heat exchange device 1 drops a fluid to be heat-treated from the open portion above the case 10 into the case 10 and distributes and flows it in a liquid film along the outer surface of the heat transfer medium circulation pipe 30.
  • This is a falling film type heat exchange device that exchanges heat with the heat transfer medium flowing through the heat transfer medium flow pipe 30.
  • the piping of the heat exchanging part 41 is in an aligned state, and adjacent to the heat exchanging part 41 wound in a spiral shape of the heat transfer medium circulation pipe 30.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the technical idea described in the claims and the specification and drawings. Deformation is possible.
  • the device of the present invention can be used in a wide range of fields as a heat exchange device that requires not only cooling of beverages and cooling of a source but also appropriate temperature adjustment.
  • boilers are indispensable heat exchangers in various industrial fields. It is used in various places, from hot spring facilities to agriculture, industry, and home use. For example, when a cold spring is directly heated by a boiler, hot spring components (sludge adherence) are not only excessively costly for maintenance due to failure, deterioration, and adhesion of the boiler, but also shorten the boiler life. Therefore, the apparatus of the present invention is used in combination to supply high-temperature water from the boiler as a heat transfer medium and circulate between the boiler and the heat exchanger, thereby preventing boiler failure and improving fuel efficiency. Also, exhaust heat from the boiler can be used. Furthermore, CO2 can be reduced by treating the exhaust heat to lower the exhaust heat temperature, which can contribute to environmental conservation problems.
  • the product after heat treatment can be immediately cooled, so that containers can be immediately packed and productivity is improved.
  • rapid container packing prevents the flavor from being damaged. That is, the liquid heat exchanger can be used in a wide range of fields, and the application field can be expanded by changing the material of the apparatus.

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Abstract

熱交換装置のケースは、側壁に設けた開口部と、該開口部を開閉するための板状の蓋部材とを備え、伝熱媒体流通配管の熱交換部は、棒状の部材を組み合わせて形成した枠体を介して蓋部材の内面に固定されている。そして、蓋部材が開口部を閉じる閉位置にあるとき、伝熱媒体流通配管の熱交換部がケース内に固定された状態で収容される一方、蓋部材が開口部を開く開位置にあるとき、伝熱媒体流通配管の熱交換部が開口部からケースの外部に取り出された状態となるように構成した。装置の清掃やメンテナンスの手間を効果的に低減でき、装置の熱交換の効率の向上を図ることができる。

Description

熱交換装置
　本発明は、熱交換装置に関し、例えば、高温の流体を自重により液膜状に流下させながら水道水等の冷媒との熱交換によって冷却する流下液膜式などの熱交換装置に関する。
　従来、上記のような流下液膜式の熱交換装置として、特許文献１に記載の熱交換装置がある。この特許文献１に記載の熱交換装置は、貯留槽の底部に設けられた流下透孔と、該貯留槽に下垂して設けられた伝熱媒体流通管とからなり、被熱処理流体を流下透孔から滴下して伝熱媒体流通管の外表面に倣って液膜状に分布且つ流下させながら伝熱媒体流通管を流通する伝熱媒体と熱交換する構造である。この熱交換装置によれば、被熱処理流体と伝熱媒体との熱交換を効率良く行うことができるので、例えば熱水の冷却処理などを迅速かつ確実に行うことが可能となる。
特許５６２６５２２号公報
　特許文献１の熱交換装置では、伝熱媒体流通管が函体（ケース）に取り付けられた構造である。そのため、伝熱媒体流通管の清掃やメンテナンスを簡単に行うことができないというものであった。また、伝熱媒体流通管の固定構造などを改良することで、熱交換装置による熱交換の効率を更に向上させることができる余地があると考えられる。
　本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、装置の清掃やメンテナンスの手間を効果的に低減でき、装置の熱交換の効率の向上を図ることができる熱交換装置を提供することにある。
　上記課題を解決するための本発明は、上方が開放された箱型のケースと、少なくともその一部が前記ケース内に設置された伝熱媒体流通配管を有する熱交換ユニットとを備え、前記ケース内に導入した被熱処理流体と前記伝熱媒体流通配管を流通する伝熱媒体との間で熱交換を行わせる熱交換装置であって、前記ケースは、その側壁に設けた開口部と、該開口部を開閉するための板状の蓋部材とを備え、前記熱交換ユニットの前記伝熱媒体流通配管は、螺旋状に巻き回された熱交換部を有し、前記配管の前記熱交換部は、棒状の部材を組み合わせて形成した枠体を介して前記蓋部材の内面に固定されており、前記伝熱媒体流通配管の両端部は前記蓋部材を貫通して前記ケースの外部に突出しており、前記蓋部材が前記開口部を閉じる閉位置にあるとき、前記伝熱媒体流通配管の前記熱交換部が前記ケース内に固定された状態で収容される一方、前記蓋部材が前記開口部を開く開位置にあるとき、前記伝熱媒体流通配管の前記熱交換部が前記開口部から前記ケースの外部に取り出された状態となることを特徴とする。
　本発明にかかる熱交換装置によれば、蓋部材が開口部を閉じる閉位置にあるとき、伝熱媒体流通配管の熱交換部がケース内に固定された状態で収容される一方、蓋部材が開口部を開く開位置にあるとき、伝熱媒体流通配管の熱交換部が開口部からケースの外部に取り出された状態となるように構成したことで、熱交換装置の清掃やメンテナンスを行う際に、蓋部材を開位置にして開口部を開くだけで、伝熱媒体流通配管の熱交換部をケースの外部に取り出すことができる。したがって、熱交換装置の清掃やメンテナンスの作業を非常に効率良く行うことができる。
　また、この熱交換装置によれば、伝熱媒体流通配管の熱交換部は、棒状の部材を組み合わせて形成した枠体で蓋部材の内面に固定されていることで、ケース内に設置した伝熱媒体流通配管の熱交換部が固定されていない構造と比較して、熱交換部の配管が整列した状態となる。これにより、伝熱媒体流通配管を流通する伝熱媒体と被熱処理流体とのより均一な熱交換が可能となる。したがって、熱交換装置による熱交換の効率（熱回収の効率）を効果的に向上させることができる。
　さらに、伝熱媒体流通配管の熱交換部は、棒状の部材を組み合わせて形成した枠体を介して蓋部材の内面に固定されていることで、蓋部材の開閉に伴い伝熱媒体流通配管の熱交換部の設置位置にずれなどが生じるおそれがない。したがって、蓋部材を閉位置に配置するだけで、伝熱媒体流通配管の熱交換部をケース内の所望の位置に正確に設置することが可能となる。また、装置の使用中にケース内に設置した伝熱媒体流通配管の熱交換部に位置ずれなどが生じることも回避できる。
　また、上記の熱交換装置では、前記枠部材は、前記伝熱媒体流通配管の前記熱交換部をその螺旋状の巻き回しの軸方向の両側から挟持した状態でボルトの締結により固定した構造であってよい。
　この構成によれば、前記伝熱媒体流通配管の螺旋状に巻き回した熱交換部の隣接する配管同士を確実に接触させることができるので、伝熱媒体流通配管の周囲を流通する被熱処理流体の流れを均一にすることが可能となる。したがって、熱交換装置による熱交換の効率（熱回収の効率）をより一層向上させることができる。
　また、上記の熱交換装置では、前記蓋部材と該蓋部材に固定した前記熱交換ユニットは、前記ケースの前記開口部に対してスライド移動する構造であってよい。
　この構成によれば、簡単な構成で、蓋部材に固定した前記熱交換ユニットをケースに対して出し入れすることが可能となる。
　また、上記の熱交換装置では、前記閉位置にある前記蓋部材と前記開口部との隙間を密閉するためのシール部材を備えるとよい。
　この構成によれば、蓋部材を閉位置に配置することで、シール部材によって蓋部材と開口部との隙間が確実に密閉されるので、ケース内の被熱処理流体が開口部からケース外に漏れ出すことを確実に防止できる。
　また、上記の熱交換装置は、前記被熱処理流体を前記ケースの上方の開放部から該ケース内に滴下して前記伝熱媒体流通配管の外表面に倣って液膜状に分布且つ流下させながら該伝熱媒体流通配管を流通する伝熱媒体と熱交換させる流下液膜式の熱交換装置であってもよい。また、この場合は、前記ケースの上部には、前記被熱処理流体を貯留する被熱処理流体貯留槽が設置されており、前記被熱処理流体貯留槽は、前記ケース内の前記伝熱媒体流通配管に前記被熱処理流体を一定量で滴下させるように構成されているとよい。
　本発明の熱交換装置では、熱交換部の配管が整列した状態となっていること、また、伝熱媒体流通配管の螺旋状に巻き回した熱交換部の隣接する配管同士を確実に接触させている。したがって、流下液膜式の熱交換装置に本発明の構造を適用すれば、伝熱媒体流通配管の外表面に沿って液膜状に分布且つ流下させる被熱処理流体のより均一な分布と流下を実現できるので、伝熱媒体流通配管を流通する伝熱媒体との熱交換を非常に効率良く行わせることが可能となる。
　本発明にかかる熱交換器によれば、上記の構成を備えることで、装置の清掃やメンテナンスの手間を効果的に低減でき、装置の熱交換の効率の向上を図ることができる。
本発明の一実施形態にかかる熱交換装置を示す平面図である。 熱交換装置を一方の側面から見た内部構成を示す図である。 熱交換装置を他方の側面から見た内部構成を示す図である。 熱交換装置の蓋部材を示す側面図である。 熱交換装置の斜視図であり、蓋部材が開位置の状態を示す図である。 熱交換装置の斜視図であり、蓋部材が閉位置の状態を示す図である。
　以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図１～図４は、本発明の一実施形態にかかる熱交換装置を示す図で、図１は、平面図、図２は、一方の側面から見た内部構成を示す図、図３は、他方の側面から見た内部構成を示す図、図４は、後述する蓋部材を示す側面図である。また、図５及び図６は、熱交換装置の斜視図であり、図５は、後述する蓋部材１５が開位置の状態、図６は、蓋部材１５が閉位置の状態を示す。これらの図に示すように、本実施形態の熱交換装置１は、上部が開放された直方体状の金属製のケース（函体）１０の内部に伝熱媒体流通配管（パイプ）３０を有する熱交換ユニット４０が設置された構造である。熱交換ユニット４０は、枠部材（枠体）５０によってケース１０内（詳細には蓋部材１５の内面）に保持（固定）されている。図５及び図６に示すように、ケース１０はその底部に取り付けた４本の脚部１１によって支持されている。
　図５及び図６に示すように、ケース１０の上部の開放部分（開口）には濾過槽６０及び定流量水槽（被熱処理流体貯留槽）６１が設置されている。なお、図５及び図６では濾過槽６０の図示を省略している。濾過槽６０の内部には、ケース１０内に流入する温水（被熱処理流体）に含まれる湯垢等を濾すためのフィルター（図示せず）が設置されている。また、定流量水槽６１は、濾過槽６０の下側（下方）であってケース１０の上部に設けられた被熱処理流体を貯留可能な槽であり、この定流量水槽６１の底部には、濾過槽６０内部のフィルターで濾過された被熱処理流体をケース１０内に滴下させるための滴下孔（図示せず）が設けられている。この滴下孔は、ケース１０内の後述する熱交換部４１の真上位置に開口する複数の孔からなり、当該孔の径と数を適宜の径と数に設定することで、被熱処理流体を所望の流量かつ一定の流量で熱交換部４１に滴下するようになっている。したがって、この滴下孔から滴下した被熱処理流体が熱交換部４１の配管３０の表面に沿って液膜を作りながら分布流下する。
　伝熱媒体流通配管３０の材料としては、熱伝導性が良好で耐食性を有する金属材料が好適に用いられる。ケース１０の開口部１２に取り付けた蓋部材１５と熱交換ユニット４０は、ケース１０の幅方向で二組が並べて設けられている。すなわち、ケース１０の側面には互いに同形状の二つの開口部１２が幅方向に並んで設置されている。二つの開口部１２にはそれぞれ同形状の蓋部材１５が開口部１２を開閉可能に設置されており、それぞれの蓋部材１５には互いに同形状の熱交換ユニット４０が設置されている。以下の構成の詳細な説明では、一方の蓋部材１５及び熱交換ユニット４０について説明する。
　熱交換ユニット４０は、一本の金属製の伝熱媒体流通配管３０の中間部分を平面視で細長い小判型状に巻き回してなる熱交換部（ループ部）４１を有する構造である。また、伝熱媒体流通配管３０の両端部（上端部３２ａ及び下端部３２ｂ）は、蓋部材１５を貫通してケース１０の外部に突出している。伝熱媒体流通配管３０の上端部３２ａは蓋部材１５の上部に設けられた伝熱媒体排出口１６ａになっており、伝熱媒体流通配管３０の下端部３２ｂは蓋部材１５の下部に設けられた伝熱媒体流入口１６ｂになっている。
　蓋部材１５はケース１０の側壁１３から離間することで開口部１２を開く一方、側壁１３の外面に当接することで開口部１２を塞ぐようになっている。なお、蓋部材１５とケース１０の側壁１３との間にはそれらの隙間を密閉するためのシール部材（パッキン）１４が介在している。これにより、閉位置の蓋部材１５で側壁１３の開口部１２を密封状態（液密状態）で閉じることができる。
　伝熱媒体流通配管３０の熱交換部４１は、長手方向に延びる直線部３３と、該直線部の両端をＵ字状に湾曲させてなる湾曲部３４とを有して全体が小判型のループ状に形成されている。そして、この伝熱媒体流通配管３０の熱交換部４１は、複数の棒状部材を組み合わせて形成した枠部材５０によって蓋部材１５の内面に取り付けられている。これにより、蓋部材１５を上記の開位置と閉位置との間で移動させることで、蓋部材１５に取り付けられた伝熱媒体流通配管３０の熱交換部４１を開口部１２から出し入れできるようになっている。
　枠部材５０は、縦棒５１と上横棒５２と下横棒５３とからなる。縦棒５１は、伝熱媒体流通配管３０の長手方向に沿って等間隔に複数個（図では３個）が設置されている。上横棒５２は、複数の縦棒５１の上部同士を連結して横方向に延びており、下横棒５３は、複数の縦棒５１の下端部同士を連結して横方向に延びている。また、縦棒５１の上端部には、伝熱媒体流通配管３０の幅方向（長手方向に直交する方向）に延びる押え板５４が設置されている。押え板５４は縦棒５１の上端にボルトとナットからなる固定具５５の締結で固定されている。これにより、押え板５４と下横棒５３との間に伝熱媒体流通配管３０の熱交換部４１が挟持されて伝熱媒体流通配管３０が固定されている。詳細には、押え板５４と下横棒５３とで熱交換部４１がその螺旋状の巻き回しにおける軸方向の両側から挟持された状態で固定されている。
　枠部材５０は、ケース１０の内底部に立設した幅方向に延びる細長い板状の支持脚１７の上端部１７ａに載置されている。支持脚は前後の２箇所それぞれに設置されており、下横棒５３は、蓋部材１５が閉位置にある状態で、２つの支持脚の上端間に掛け渡されている。
　図６に示す蓋部材１５が閉位置にある状態で、図１に示すように、熱交換ユニット４０（伝熱媒体流通配管３０）がケース１０内の中央部に配置される。また蓋部材１５が閉位置にある状態で、蓋部材１５をボルト１８でケース１０の側壁１３に固定することができる。これにより、蓋部材１５及び枠部材５０を介して熱交換ユニット４０（伝熱媒体流通配管３０）がケース１０に固定された状態となる。一方、図５に示すように、蓋部材１５が開位置にある状態で、熱交換ユニット４０（伝熱媒体流通配管３０）が開口部１２からケース１０の外部に取り出された状態となる。このように、本実施形態の熱交換装置１では、蓋部材１５に枠部材５０で固定した熱交換ユニット４０（伝熱媒体流通配管３０）を蓋部材１５による開口部１２の開閉に伴い開口部１２から出し入れできるように構成している。
　本実施形態の熱交換装置１では、伝熱媒体流通配管３０の伝熱媒体流入口１６ｂから注入された水道水などの伝熱媒体は、伝熱媒体流通配管３０の熱交換部４１を流通して伝熱媒体排水口１６ａから排出される。また、既述のように、濾過槽６０の底部中央の滴下孔から滴下する被処理流体が熱交換部４１のパイプの表面に沿って液膜を作りながら分布流下する。これにより、伝熱媒体流通配管３０の内部を流通する伝熱媒体と伝熱媒体流通配管３０の表面を流下する被処理流体との熱交換が行われる。
　以上説明したように、本実施形態の熱交換装置１は、上方が開放された箱型のケース１０と、ケース１０内に設置された伝熱媒体流通配管３０を有する熱交換ユニット４０とを備え、ケース１０内に導入した被熱処理流体と伝熱媒体流通配管３０を流通する伝熱媒体との間で熱交換を行わせる装置である。そして、ケース１０は、その側壁１３に設けた開口部１２と、該開口部１２を開閉するための板状の蓋部材１５とを備える。熱交換ユニット４０の伝熱媒体流通配管３０は、螺旋状に巻き回された熱交換部４１を有し、配管の熱交換部４１は、棒状の部材を組み合わせて形成した枠体５０を介して蓋部材１５の内面に固定されている。伝熱媒体流通配管３０の両端部は蓋部材１５を貫通してケース１０の外部に突出している。そして、蓋部材１５が開口部１２を閉じる閉位置にあるとき、伝熱媒体流通配管３０の熱交換部４１がケース１０内に固定された状態で収容される一方、蓋部材１５が開口部１２を開く開位置にあるとき、伝熱媒体流通配管３０の熱交換部４１が開口部１２からケース１０の外部に取り出された状態となるように構成している。
　本実施形態の熱交換装置１では、蓋部材１５が開口部１２を閉じる閉位置にあるとき、伝熱媒体流通配管３０の熱交換部４１がケース１０内に固定された状態で収容される一方、蓋部材１５が開口部１２を開く開位置にあるとき、伝熱媒体流通配管３０の熱交換部４１が開口部１２からケース１０の外部に取り出された状態となるように構成したことで、熱交換装置１の清掃やメンテナンスを行う際に、蓋部材１５を開位置にして開口部１２を開くだけで伝熱媒体流通配管３０の熱交換部４１をケース１０の外部に取り出すことができる。したがって、熱交換装置１の清掃やメンテナンスの作業を非常に効率良く行うことができる。
　また、この熱交換装置１では、伝熱媒体流通配管３０の熱交換部４１は、棒状の部材を組み合わせて形成した枠部材５０を介して蓋部材１５の内面に固定されていることで、ケース１０内に設置した伝熱媒体流通配管３０の熱交換部４１が固定されていない構造と比較して、熱交換部４１の配管が整列した状態となる。これにより、伝熱媒体流通配管３０を流通する伝熱媒体と被熱処理流体とのより均一な熱交換が可能となる。したがって、熱交換装置１による熱交換の効率（熱回収の効率）を効果的に向上させることができる。
　さらに、伝熱媒体流通配管３０の熱交換部４１は、棒状の部材を組み合わせて形成した枠体を介して蓋部材１５の内面に固定されていることで、蓋部材１５の開閉に伴い伝熱媒体流通配管３０の熱交換部４１の設置位置にずれなどが生じるおそれがない。したがって、蓋部材１５を閉位置に配置するだけで、伝熱媒体流通配管３０の熱交換部４１をケース１０内の所望の位置に正確に設置することが可能となる。また、装置の使用中にケース１０内に設置した伝熱媒体流通配管３０の熱交換部４１に位置ずれなどが生じることも回避できる。
　また、この熱交換装置１では、枠部材５０は、伝熱媒体流通配管３０の熱交換部４１をその螺旋状の巻き回しの軸方向の両側から挟持した状態でボルトの締結により固定した構造である。
　この構成によれば、伝熱媒体流通配管３０の螺旋状に巻き回した熱交換部４１の隣接する配管同士を確実に接触させることができるので、伝熱媒体流通配管３０の周囲を流通する被熱処理流体の流れを均一にすることが可能となる。したがって、熱交換装置１による熱交換の効率（熱回収の効率）をより一層向上させることができる。
　また、この熱交換装置１では、蓋部材１５と該蓋部材１５に固定した熱交換ユニット４０は、ケース１０の開口部１２に対してスライド移動する構造である。この構造によれば、部品点数を少なく抑えた簡単な構成で、蓋部材１５に固定した熱交換ユニット４０をケース１０に対して出し入れすることが可能となる。
　また、この熱交換装置１では、閉位置にある蓋部材１５と開口部１２との隙間を密閉するためのシール部材１４を備えている。この構成によれば、蓋部材１５を閉位置に配置することでシール部材１４によって蓋部材１５と開口部１２との隙間が確実に密閉されるので、ケース１０内の被熱処理流体が開口部１２からケース１０外に漏れ出すことを防止できる。
　また、この熱交換装置１は、被熱処理流体をケース１０の上方の開放部から該ケース１０内に滴下して伝熱媒体流通配管３０の外表面に倣って液膜状に分布且つ流下させながら該伝熱媒体流通配管３０を流通する伝熱媒体と熱交換させる流下液膜式の熱交換装置である。
　また、本実施形態の熱交換装置１では、熱交換部４１の配管が整列した状態となっていること、また、伝熱媒体流通配管３０の螺旋状に巻き回した熱交換部４１の隣接する配管同士を確実に接触させていることで、伝熱媒体流通配管３０の外表面に沿って液膜状に分布且つ流下させる被熱処理流体のより均一な分布と流下を実現できるので、伝熱媒体流通配管３０を流通する伝熱媒体との熱交換を非常に効率良く行わせることが可能となる。
　以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。例えば、本発明装置は、飲料の冷却や源泉の冷却に留まらず、適度な温度調整が必要な熱交換装置として広範な分野で利用可能である。
　現在、各産業分野において、ボイラーは必要不可欠な熱交換器である。温泉施設から農業用・工業用・家庭用等、様々な場所で使用されている。例えば、冷泉を直接ボイラーで加熱し使用することで、温泉成分（スラッジの付着）がボイラーの故障・劣化・付着が原因となりメンテナンスに過大なコストがかかるばかりでなく、ボイラーの寿命も短い。そこで本発明装置を併用して、ボイラーからの高温水を伝熱媒体として供給し、ボイラーと熱交換器間で循環させることで、ボイラーの故障を防止し、燃費も向上する。また、ボイラーからの排熱も利用できる。さらに、排熱を処理して排熱温度を下げることで、ＣＯ２を削減することができ、環境保全問題の一助となり得る。
　また、食品・飲料分野においても、加熱処理後の製品を即時冷却することで容器詰等も直ぐに行うことができ、生産性が向上する。また、迅速な容器詰めは風味の毀損を防止する。すなわち、液体用の熱交換器は、広範な分野で使用でき、装置の材質を変えることで、利用分野の拡大を図ることができる。

Claims (6)

  1. 　上方が開放された箱型のケースと、
    　少なくともその一部が前記ケース内に設置された伝熱媒体流通配管を有する熱交換ユニットとを備え、前記ケース内に導入した被熱処理流体と前記伝熱媒体流通配管を流通する伝熱媒体との間で熱交換を行わせる熱交換装置であって、
    　前記ケースは、その側壁に設けた開口部と、該開口部を開閉するための板状の蓋部材とを備え、
    　前記熱交換ユニットの前記伝熱媒体流通配管は、螺旋状に巻き回された熱交換部を有し、
    　前記熱交換部は、棒状の部材を組み合わせて形成した枠体で前記蓋部材の内面に固定されており、前記伝熱媒体流通配管の両端部は前記蓋部材を貫通して前記ケースの外部に突出しており、
    　前記蓋部材が前記開口部を閉じる閉位置にあるとき、前記伝熱媒体流通配管の前記熱交換部が前記ケース内に固定された状態で収容される一方、
    　前記蓋部材が前記開口部を開く開位置にあるとき、前記伝熱媒体流通配管の前記熱交換部が前記開口部から前記ケースの外部に取り出された状態となる
    ことを特徴とする熱交換装置。
  2. 　前記枠部材は、前記伝熱媒体流通配管の前記熱交換部をその螺旋状の巻き回しの軸方向の両側から挟持した状態でボルトの締結により固定した構造である
    ことを特徴とする請求項１に記載の熱交換装置。
  3. 　前記蓋部材と該蓋部材に固定した前記熱交換ユニットは、前記ケースの前記開口部に対してスライド移動する構造である
    ことを特徴とする請求項１又は２に記載の熱交換装置。
  4. 　前記閉位置にある前記蓋部材と前記開口部との隙間を密閉するためのシール部材を備える
    ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の熱交換装置。
  5. 　前記熱交換装置は、前記被熱処理流体を前記ケースの上方の開放部から該ケース内に滴下して前記伝熱媒体流通配管の外表面に沿って液膜状に分布且つ流下させながら該伝熱媒体流通配管を流通する伝熱媒体と熱交換させる流下液膜式の熱交換装置である
    ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の熱交換装置。
  6. 　前記ケースの上部には、前記被熱処理流体を貯留する被熱処理流体貯留槽が設置されており、
    　前記被熱処理流体貯留槽は、前記ケース内の前記伝熱媒体流通配管に前記被熱処理流体を一定量で滴下させるように構成されている
    ことを特徴とする請求項５に記載の熱交換装置。
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