JP6116113B2 - Condenser and condensing system provided with the same - Google Patents
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Description
本発明は、凝縮器、及びこれを備えた凝縮システムに関する。 The present invention relates to a condenser and a condensing system including the same.
例えば、特許文献1には、アルカリ土類金属の酸化物(例えば、酸化カルシウム)と水との可逆反応を利用し、繰り返し発熱(反応熱)する車両用の化学発熱装置において、生成された水酸化物を酸化物と水とに分解する際に生じた水蒸気を冷却して凝縮する凝縮器が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses that water generated in a chemical heating device for a vehicle that repeatedly generates heat (reaction heat) using a reversible reaction between an alkaline earth metal oxide (for example, calcium oxide) and water. A condenser that cools and condenses water vapor generated when an oxide is decomposed into an oxide and water is disclosed.
この種の凝縮器では、凝縮された凝縮水が流路を流れる際に、凝縮液に流路抵抗が作用する。この流路抵抗によって凝縮水が流路を流れ難くなり、凝縮水が流路内に滞留すると、水蒸気の冷却面積(熱交換面積)が減少し、冷却効率が低下してしまう。特に、低圧の水蒸気を凝縮する凝縮器では、流路抵抗の影響が大きくなるため、冷却効率が大きく低下する可能性がある。 In this type of condenser, when the condensed water condensed flows through the flow path, flow path resistance acts on the condensate. If the condensed water becomes difficult to flow through the flow path due to the flow path resistance and the condensed water stays in the flow path, the cooling area (heat exchange area) of the water vapor is reduced, and the cooling efficiency is lowered. In particular, in a condenser that condenses low-pressure water vapor, the influence of flow path resistance becomes large, and thus cooling efficiency may be greatly reduced.
本発明は、上記の事実を考慮し、冷却効率の低下を抑制することができる凝縮器、及びこれを備えた凝縮システムを得ることを目的とする。 In view of the above facts, an object of the present invention is to provide a condenser that can suppress a decrease in cooling efficiency, and a condensing system including the condenser.
請求項1に記載の凝縮器は、上下方向に延びると共に上端部から蒸気が流入される第1蒸気流路と、前記第1蒸気流路内の蒸気を冷却する冷媒が流れる第1冷媒流路とを有する第1冷却部と、前記第1冷却部の下流側に設けられると共に該第1冷却部の下方に気密に連結され、上下方向に延びると共に上端部から前記第1冷却部からの蒸気が流入される第2蒸気流路と、前記第2蒸気流路内の蒸気を前記第1冷却部よりも低い温度で冷却する冷媒が流れる第2冷媒流路とを有する第2冷却部と、前記第1冷却部及び前記第2冷却部の間に形成され、前記第1冷却部及び前記第2冷却部を収容するハウジングの側壁面で区画された共通蒸気室と、を備え、前記第1冷媒流路及び前記第2冷媒流路は水平方向を長手方向としたコルゲートフィンで形成され、前記第1蒸気流路及び前記第2蒸気流路は上下方向を長手方向としたコルゲートフィンで形成され、前記第1冷却部と前記第2冷却部とは、前記共通蒸気室を介して気密に連結され、前記第1蒸気流路と前記第1冷媒流路とが水平方向に交互に積層され、前記第2蒸気流路と前記第2冷媒流路とが水平方向に交互に積層され、前記第2冷媒流路を流れる冷媒の温度が、前記第1冷媒流路を流れる冷媒の温度よりも低くされている。 The condenser according to claim 1, wherein the condenser extends in the vertical direction and receives a vapor from an upper end thereof, and a first refrigerant flow path through which a refrigerant for cooling the vapor in the first vapor flow path flows. a first cooling unit for chromatic bets, said with first provided on the downstream side of the cooling unit is connected hermetically to the lower side of the first cooling section, the upper end portion extends vertically from the first cooling section second cooling unit for chromatic and second steam flow path steam is introduced, and a second refrigerant flow path through which the refrigerant flows to cool at a temperature lower than the vapor of the first cooling portion of the second steam passage If, formed between the first cooling unit and the second cooling unit, and a common steam chamber which is defined by the side wall surface of the housing for accommodating the first cooling unit and the second cooling unit, the The first refrigerant channel and the second refrigerant channel are corrugated fins with the horizontal direction as the longitudinal direction. The first steam channel and the second steam channel are formed of corrugated fins whose longitudinal direction is the longitudinal direction, and the first cooling part and the second cooling part are interposed through the common steam chamber. The first vapor channel and the first refrigerant channel are alternately stacked in the horizontal direction, and the second vapor channel and the second refrigerant channel are alternately stacked in the horizontal direction. The temperature of the refrigerant flowing through the second refrigerant flow path is lower than the temperature of the refrigerant flowing through the first refrigerant flow path.
請求項1に記載の凝縮器によれば、第1冷却部と第2冷却部を備えている。第2冷却部は、第1冷却部の下流側に設けられると共に、第1冷却部と気密に連結されている。そして、第1冷却部へ流入された蒸気は、当該第1冷却部で冷却された後、第2冷却部へ流入されて当該第2冷却部で冷却される。この結果、蒸気が所定温度以下に冷却されると、蒸気が凝縮されて凝縮液となる。 According to the condenser of the first aspect, the first cooling unit and the second cooling unit are provided. The second cooling unit is provided on the downstream side of the first cooling unit and is airtightly connected to the first cooling unit. The steam that has flowed into the first cooling unit is cooled by the first cooling unit, and then flows into the second cooling unit and is cooled by the second cooling unit. As a result, when the steam is cooled to a predetermined temperature or lower, the steam is condensed into a condensate.
ここで、第2冷却部は、第1冷却部から流入された蒸気を第1冷却部よりも低い温度で冷却する。これにより、第1冷却部内の蒸気圧と比較して第2冷却部内の蒸気圧が低くなる。この第1冷却部と第2冷却部との圧力差によって、第1冷却部内の蒸気や第1冷却部内の蒸気が凝縮した凝縮液(以下、「蒸気等」という場合がある)が第2冷却部へ流れ易くなる。 Here, the second cooling unit cools the steam flowing in from the first cooling unit at a temperature lower than that of the first cooling unit. Thereby, the vapor pressure in the second cooling unit is lower than the vapor pressure in the first cooling unit. Due to the pressure difference between the first cooling part and the second cooling part, the condensate (hereinafter sometimes referred to as “steam”) in which the steam in the first cooling part or the steam in the first cooling part is condensed is second cooled. It becomes easy to flow to the part.
このように第2冷却部内の蒸気圧を第1冷却部内の蒸気圧よりも低くし、第1冷却部内の蒸気等を第2冷却部へ流れ易くすることにより、第1冷却部における蒸気等の滞留が抑制される。従って、第1冷却部の冷却面積の減少が低減されるため、冷却効率の低下が抑制される。
また、請求項1に記載の凝縮器によれば、第1蒸気流路の下端部と第2蒸気流路の上端部との間に間隔(共通蒸気室)を空けたことにより、第1蒸気流路と第2蒸気流路との間の直接的な熱交換が抑制される。これにより、第1蒸気流路内の蒸気と第2蒸気流路内の蒸気との温度差が大きくなるため、第1冷却部内の蒸気圧と第2冷却部内の蒸気圧との圧力差が大きくなる。この圧力差によって第1蒸気流路内の凝縮液が、第2蒸気流路へ流れ易くなる。従って、第1蒸気流路における蒸気等の滞留が抑制されるため、冷却効率の低下が抑制される。
In this way, by making the vapor pressure in the second cooling unit lower than the vapor pressure in the first cooling unit and making the vapor in the first cooling unit flow easily to the second cooling unit, the vapor in the first cooling unit, etc. Residence is suppressed. Therefore, since the reduction in the cooling area of the first cooling unit is reduced, the reduction in cooling efficiency is suppressed.
According to the condenser of claim 1, the first steam is generated by providing an interval (common steam chamber) between the lower end of the first steam channel and the upper end of the second steam channel. Direct heat exchange between the flow path and the second steam flow path is suppressed. As a result, the temperature difference between the steam in the first steam channel and the steam in the second steam channel becomes large, so the pressure difference between the steam pressure in the first cooling unit and the steam pressure in the second cooling unit is large. Become. This pressure difference makes it easier for the condensate in the first steam channel to flow to the second steam channel. Accordingly, the retention of steam or the like in the first steam channel is suppressed, so that a decrease in cooling efficiency is suppressed.
請求項1に記載の凝縮器によれば、第1冷却部が上下方向へ延びる第1蒸気流路を有している。この第1蒸気流路の上端部から流入された蒸気は、第1冷却部によって冷却されながら第1蒸気流路に沿って下方へ流れる。そして、蒸気が所定温度以下に冷却されると、凝縮されて凝縮液となる。この凝縮液は第1蒸気流路に沿って下方へ流れる。即ち、第1蒸気流路内で凝縮された凝縮液は、第1蒸気流路に沿って重力方向に流れ落ちる。 According to the condenser of claim 1, and a first steam flow path first cooling portion extends vertically. The steam that flows in from the upper end of the first steam channel flows downward along the first steam channel while being cooled by the first cooling unit. And when a vapor | steam is cooled below to predetermined temperature, it will condense and will become a condensate. This condensate flows downward along the first vapor channel. That is, the condensate condensed in the first steam channel flows down in the direction of gravity along the first steam channel.
ここで、凝縮液が流れる流路が狭流路の場合、流路を流れる凝縮液が表面張力によって液膜から液滴、液滴が集合された液プラグへ成長する。この凝縮液の成長に伴って、凝縮液の流れに対する流路抵抗が増加し、凝縮液が流路内を流れ難くなる。 Here, when the flow path through which the condensate flows is a narrow flow path, the condensate flowing through the flow path grows from the liquid film to the liquid plug in which the liquid droplets are collected by surface tension. As the condensate grows, the flow path resistance against the flow of the condensate increases and the condensate hardly flows in the flow path.
これに対して本発明では、第1蒸気流路内で凝縮された凝縮液が、第1蒸気流路に沿って重力方向に流れ落ちるため、第1蒸気流路の流路抵抗の影響が小さくなり、凝縮液が第1蒸気流路を流れ易くなる。従って、第1蒸気流路における蒸気等の滞留が抑制されるため、冷却効率の低下が抑制される。 On the other hand, in the present invention, the condensate condensed in the first steam channel flows down in the direction of gravity along the first steam channel, so that the influence of the channel resistance of the first steam channel is reduced. The condensate easily flows through the first steam flow path. Accordingly, the retention of steam or the like in the first steam channel is suppressed, so that a decrease in cooling efficiency is suppressed.
請求項1に記載の凝縮器によれば、第1冷却部と第2冷却部とを上下方向に配列したことにより、第1蒸気流路内で凝縮された凝縮液が、そのまま重力方向に流れて第2冷却部へ流入される。これにより、第1蒸気流路内の凝縮液が第2冷却部へ流れ易くなる。 According to the condenser of claim 1, flow and first cooling section and a second cooling section by arranged in the vertical direction, the condensate condensed in the first steam flow path is, as in the direction of gravity Into the second cooling section. As a result, the condensate in the first steam flow path can easily flow to the second cooling unit.
更に、第2冷却部へ流入された凝縮液は、上下方向へ延びる第2蒸気流路の上端部へ流入され、当該第2蒸気流路に沿って下方へ流れる。即ち、第2蒸気流路に流入された凝縮液は、第2蒸気流路に沿って重力方向に流れ落ちる。これにより、第2蒸気流路に流入された凝縮液が第2蒸気流路に沿って流れ易くなる。 Furthermore, the condensate that has flowed into the second cooling section flows into the upper end portion of the second steam channel that extends in the vertical direction, and flows downward along the second steam channel. That is, the condensate that has flowed into the second steam channel flows down in the direction of gravity along the second steam channel. As a result, the condensate that has flowed into the second steam channel becomes easy to flow along the second steam channel.
このように本発明では、第1蒸気流路及び第2蒸気流路における凝縮液の滞留が抑制されるため、第1冷却部及び第2冷却部の冷却効率の低下が抑制される。 As described above, in the present invention, since the condensate stays in the first steam channel and the second steam channel is suppressed, a decrease in the cooling efficiency of the first cooling unit and the second cooling unit is suppressed.
請求項1に記載の凝縮器によれば、第1蒸気流路内の蒸気は、第1冷媒流路を流れる冷媒によって冷却される。一方、第2蒸気流路内の蒸気は、第2冷媒流路を流れる冷媒によって冷却される。この第2冷媒流路を流れる冷媒の温度は、第1冷媒流路を流れる冷媒の温度よりも低くされている。 According to the condenser of claim 1, the vapor of the first steam flow path is cooled by the refrigerant flowing through the first refrigerant flow path. On the other hand, the vapor in the second vapor channel is cooled by the refrigerant flowing through the second refrigerant channel. The temperature of the refrigerant flowing through the second refrigerant flow path is set lower than the temperature of the refrigerant flowing through the first refrigerant flow path.
これにより、第2蒸気流路内の蒸気の温度が第1蒸気流路内の蒸気の温度よりも低くなるため、第2蒸気流路内の蒸気圧が第1蒸気流路内の蒸気圧よりも低くなる。この第2蒸気流路内の蒸気圧と第1蒸気流路内の蒸気圧との圧力差によって第1蒸気流路内の凝縮液が、第2蒸気流路へ流れ易くなる。従って、第1蒸気流路における蒸気等の滞留が抑制されるため、冷却効率の低下が抑制される。 As a result, the temperature of the steam in the second steam channel is lower than the temperature of the steam in the first steam channel, so that the vapor pressure in the second steam channel is lower than the steam pressure in the first steam channel. Also lower. Due to the pressure difference between the vapor pressure in the second vapor channel and the vapor pressure in the first vapor channel, the condensate in the first vapor channel can easily flow into the second vapor channel. Accordingly, the retention of steam or the like in the first steam channel is suppressed, so that a decrease in cooling efficiency is suppressed.
請求項2に記載の凝縮器は、請求項1に記載の凝縮器において、前記第1冷媒流路が、前記第2冷媒流路の下流側に連結されている。
Condenser according to
請求項2に記載の凝縮器によれば、第2冷媒流路の下流側に第1冷媒流路を連結したことにより、第2蒸気流路との熱交換によって昇温された第2冷媒流路の冷媒が第1冷媒流路へ流れる。即ち、第2冷媒流路を流れる冷媒の温度が、第1冷媒流路を流れる冷媒の温度よりも低くなる。これにより、第2蒸気流路内の蒸気圧が第1蒸気流路内の蒸気圧よりも低くなるため、第1蒸気流路内の凝縮液が、第2蒸気流路へ流れ易くなる。従って、第1蒸気流路における蒸気等の滞留が抑制されるため、冷却効率の低下が抑制される。
According to the condenser of
また、第1冷媒流路と第2冷媒流路とを連結し、第2冷媒流路を流れた冷媒を第1冷媒流路へ流すことにより、第1冷媒流路及び第2冷媒流路に別々の冷媒を流す構成と比較して、装置構造を単純化することができる。 Further, the first refrigerant flow path and the second refrigerant flow path are connected, and the refrigerant flowing through the second refrigerant flow path is caused to flow to the first refrigerant flow path, whereby the first refrigerant flow path and the second refrigerant flow path are provided. Compared with a configuration in which separate refrigerants are passed, the device structure can be simplified.
請求項3に記載の凝縮システムは、請求項1又は請求項2に記載の凝縮器と、前記凝縮器の第2冷却部の下流側に設けられ、該第2冷却部内の蒸気が凝縮した凝縮液を貯留する貯留部と、前記第2冷却部内の凝縮液を前記貯留部へ流動させる流動手段と、を備えている。 The condensation system according to claim 3 is provided on the downstream side of the condenser according to claim 1 or claim 2 and the second cooling part of the condenser, and the condensation in which the vapor in the second cooling part is condensed. A storage unit that stores the liquid; and a flow unit that causes the condensate in the second cooling unit to flow to the storage unit.
請求項3に記載の凝縮システムによれば、流動手段によって、第2蒸気流路内の凝縮液を当該第2蒸気流路の下流側に設けられた貯留部へ流動させることにより、第2蒸気流路における蒸気等の滞留が抑制される。従って、第2蒸気流路の冷却面積の減少が低減されるため、第2冷却部の冷却効率の低下が抑制される。 According to the condensing system of the third aspect , the second steam is caused to flow by flowing means the condensate in the second steam channel to the storage section provided on the downstream side of the second steam channel. The residence of steam or the like in the flow path is suppressed. Accordingly, since the decrease in the cooling area of the second steam channel is reduced, the decrease in the cooling efficiency of the second cooling unit is suppressed.
以上説明したように、本発明に係る凝縮器、及びこれを備えた凝縮システムによれば、冷却効率の低下を抑制することができる。 As described above, according to the condenser according to the present invention and the condensing system including the same, it is possible to suppress a decrease in cooling efficiency.
以下、図面を参照しながら本発明の一実施形態に係る凝縮器、及びこれを備えた凝縮システムについて説明する。なお、各図において適宜示される矢印Jは蒸気及び凝縮液の流動方向を示し、矢印Cは冷媒の流動方向を示している。また、矢印Zは上下方向(重力方向)を示している。 Hereinafter, a condenser according to an embodiment of the present invention and a condensing system including the same will be described with reference to the drawings. In each figure, an arrow J appropriately shown indicates the flow direction of the steam and the condensate, and an arrow C indicates the flow direction of the refrigerant. An arrow Z indicates the vertical direction (gravity direction).
先ず、本実施形態に係る凝縮システムの全体構成について説明する。 First, the overall configuration of the condensation system according to the present embodiment will be described.
図1には、一実施形態に係る凝縮システム10の概略システム構成が模式的に示されている。この凝縮システム10は、例えば、車両等に搭載される急速加熱用の化学発熱装置(化学蓄熱装置)と気密に連結され、化学発熱装置で生成された蒸気を冷却し、凝縮(液化)された凝縮液を化学発熱装置へ戻すものである。
FIG. 1 schematically shows a schematic system configuration of a
凝縮システム10は、凝縮器12と、貯留部としてのタンク60と、流動手段としてのポンプ64を備えている。凝縮器12は、ハウジング14と、第1冷却部としての第1熱交換器20と、第2冷却部としての第2熱交換器40と、を備えている。
The
ハウジング14は、蒸気供給ライン16を介して図示しない化学発熱装置と気密に連結されており、その上端部に形成された蒸気流入口14Iから化学発熱装置で生成された低圧(例えば、30kPa以下)の蒸気(例えば、水蒸気や代替フロン蒸気)が流入されるようになっている。
The
凝縮器12の下方には、凝縮液を貯留するタンク60が設けられている。このタンク60と凝縮器12のハウジング14とは、凝縮液循環ライン18を介して気密に連結されている。これにより、ハウジング14内の第1熱交換器20及び第2熱交換器40で凝縮された凝縮液が、ハウジング14の下端部に形成された凝縮液出口14Eから凝縮液循環ライン18を介してタンク60へ流入するようになっている。また、凝縮液循環ライン18には、ハウジング14内の凝縮液をタンク60へ圧送するポンプ64が設けられている。
Below the
タンク60は、凝縮液排出ライン62を介して図示しない化学発熱装置に気密に連結されており、タンク60内に一時的に貯留された凝縮液が化学発熱装置へ戻るようになっている。なお、タンク60の上部と凝縮器12のハウジング14の上部とは、タンク60内とハウジング14内とを連通する内圧調整ライン66によって連結されている。これにより、ハウジング14内の凝縮液をポンプ64でタンク60へ圧送したときに、タンク60内の昇圧が抑制されている。なお、タンク60及びポンプ64は、適宜省略可能である。
The
次に、本実施形態に係る凝縮器の構成について説明する。 Next, the configuration of the condenser according to this embodiment will be described.
図2に示されるように、凝縮器12のハウジング14内には、その上部に第1熱交換器20が収容されると共に、その下部に第2熱交換器40が収納されている。第1熱交換器20は、複数の第1蒸気用フィン24と、複数の第1冷媒用フィン28を備えている。
As shown in FIG. 2, in the
第1蒸気用フィン24は金属製のコルゲートフィンで構成され、隣接するフィンの間に第1蒸気流路22が形成されている。これと同様に、第1冷媒用フィン28は金属製のコルゲートフィンで構成され、隣接するフィンの間に第1冷媒流路26が形成されている。これらの第1蒸気用フィン24と第1冷媒用フィン28とは、各々の第1蒸気流路22と第1冷媒流路26とが交差(本実施形態では、略直交)するように水平方向に交互に積層されており、溶接等によって熱交換可能に接合されている。なお、図示を省略するが、第1蒸気用フィン24と第1冷媒用フィン28との間には、第1蒸気流路22と第1冷媒流路26とを仕切る金属製の仕切りプレートが配置されている。
The
第1蒸気用フィン24は、第1蒸気流路22の長手方向を上下方向にして配置されている。第1蒸気流路22は、上端部に形成された蒸気入口22Iと、下端部に形成された蒸気出口22Eとを有しており、ハウジング14の蒸気流入口14I(図1参照)から流入された蒸気が第1蒸気流路22の蒸気入口22Iから流入されるようになっている。
The
一方、第1冷媒用フィン28は、第1冷媒流路26の長手方向を水平方向にして配置されている。これらの第1冷媒流路26の上流側端部は、図示しないヘッダー部、及びパイプ等で構成されたU字形状の冷媒循環ライン54(図1参照)を介して後述する第2冷媒流路46と連結されている。これにより、第2冷媒流路46を流れた冷媒が各第1冷媒流路26に流入するようになっている。この冷媒が第1冷媒流路26を流れることにより、第1冷媒用フィン28及び第1蒸気用フィン24が冷却されると共に、第1蒸気流路22内の蒸気が冷却されるようになっている。また、各第1冷媒流路26の下流側端部には、冷媒を排出する冷媒排出ライン56(図1参照)が図示しないヘッダー部を介して接続されている。
On the other hand, the first
第1熱交換器20の下方(下流側)には、第2熱交換器40が配置されている。第2熱交換器40は、第1熱交換器20と同様の構成とされており、複数の第2蒸気用フィン44と、複数の第2冷媒用フィン48を備えている。第2蒸気用フィン44は金属製のコルゲートフィンで構成され、隣接するフィンの間に第2蒸気流路42が形成されている。これと同様に、第2蒸気用フィン44は金属製のコルゲートフィンで構成され、隣接するフィンの間に第2冷媒流路46が形成されている。これらの第2蒸気用フィン44と第2冷媒用フィン48とは、各々の第2蒸気流路42と第2冷媒流路46とが交差(本実施形態では、略直交)するように水平方向に交互に積層されており、溶接等によって熱交換可能に接合されている。なお、図示を省略するが、第2蒸気用フィン44と第2冷媒用フィン48との間には、第2蒸気流路42と第2冷媒流路46とを仕切る金属製の仕切りプレートが配置されている。
A
ここで、第2熱交換器40は、第1熱交換器20から下方(下流側)へ離間した位置に配置されており、第1熱交換器20と第2熱交換器40との間には、ハウジング14の側壁14Wで区画された共通蒸気室50が形成されている。この共通蒸気室50を介して第1熱交換器20と第2熱交換器40とが、第1蒸気流路22と第2蒸気流路42との間に間隔Hを空けた状態で気密に連結されている。これにより、第1蒸気流路22内の蒸気、及び第1蒸気流路22内で凝縮された凝縮液(以下、「蒸気等」という場合がある)が共通蒸気室50を介して第2蒸気流路42の蒸気入口42Iへ流入されるようになっている。また、第1蒸気用フィン24と第2蒸気用フィン44との間で直接的に熱交換がされないようになっている。
Here, the
第2蒸気流路42に流入された蒸気等は、第2蒸気流路42に沿って流れると共に、蒸気出口42Eからハウジング14の凝縮液出口14Eを介して凝縮液循環ライン18へ排出されるようになっている。
The steam or the like flowing into the
一方、第2冷媒用フィン48は、第2冷媒流路46の長手方向を水平方向にして配置されている。各第2冷媒流路46の上流側端部には、図示しないヘッダー部を介して気体又は液体からなる冷媒が流入される冷媒供給ライン52(図1参照)が接続されている。この冷媒が第2冷媒流路46を流れることにより、第2冷媒用フィン48及び第2蒸気用フィン44が冷却されると共に、第2蒸気流路42内の蒸気が冷却されるようになっている。また、各第2冷媒流路46の下流側端部には、図示しないヘッダー部を介して冷媒循環ライン54が接続されており、各第2冷媒流路46を流れた冷媒が、第1熱交換器20の第1冷媒流路26へ流れるようになっている。
On the other hand, the second
次に、本実施形態に作用について説明する。 Next, the operation of this embodiment will be described.
図1に示されるように、凝縮器12には、蒸気供給ライン16を介して図示しない化学発熱装置で生成された蒸気が供給される。この蒸気は、凝縮器12のハウジング14の上端部に形成された蒸気流入口14Aを介して第1熱交換器20へ流入され、蒸気入口22Iから第1蒸気流路22へ流入される。そして、第1蒸気流路22へ流入された蒸気は、放熱しながら第1蒸気流路22に沿って下方へ流れる。即ち、第1蒸気流路22へ流入された蒸気は、第1冷媒流路26を流れる冷媒によって冷却された第1蒸気用フィン24との間で熱交換(放熱)しながら第1蒸気流路22に沿って下方へ流れる。この結果、第1蒸気流路22内を流れる蒸気が、所定温度以下に冷却されると、凝縮されて凝縮液となる。
As shown in FIG. 1, steam generated by a chemical heating device (not shown) is supplied to the
第1蒸気流路22に沿って下方へ流れた蒸気等は、共通蒸気室50を介して第2熱交換器40へ流入される。第2熱交換器40へ流入された蒸気は、蒸気入口42Iから第2蒸気流路42へ流入され、放熱しながら第2蒸気流路42に沿って下方へ流れる。即ち、第2蒸気流路42へ流入された蒸気は、第2冷媒流路46を流れる冷媒によって冷却された第2蒸気用フィン44との間で熱交換(放熱)しながら第2蒸気流路42に沿って下方へ流れる。この結果、第2蒸気流路42内を流れる蒸気が、所定温度以下に冷却されると、凝縮されて凝縮液となる。
The steam or the like that flows downward along the first
このように凝縮器12の第1熱交換器20及び第2熱交換器40で凝縮された凝縮液は、ハウジング14の下端部に形成された凝縮液出口14Eから凝縮液循環ライン18を介してタンク60へ排出される。この際、凝縮液循環ライン18に設けられたポンプ64によってハウジング14内の凝縮液がタンク60へ圧送される。タンク60へ圧送された凝縮液は、タンク60内に一時的に貯留された後、凝縮液循環ライン36を介して図示しない化学発熱装置へ循環される。
Thus, the condensate condensed in the
ここで、第1蒸気流路22を流れる凝縮液には、第1蒸気流路22の流路抵抗が作用する。この流路抵抗によって凝縮水が第1蒸気流路22を流れ難くなると、凝縮水が第1蒸気流路22内に滞留し、蒸気の冷却面積(放熱面積)が減少して冷却効率が低下する。特に、蒸気の冷却面積(放熱面積)を確保するために、第1蒸気用フィン24のフィンの間隔を狭くしてフィン数を増加すると、第1蒸気流路22の流路断面積が小さくなり、第1蒸気流路22が狭流路となる。この場合、図3に示される模式図のように、第1蒸気流路22内で凝縮された凝縮液が、表面張力によって液膜から液滴、液滴が集合された液プラグ70へ成長する。この凝縮液の成長に伴って凝縮液の流れに対する流路抵抗が増加し、液プラグ70が第1蒸気流路22内を流れ難くなる。なお、図3では、第1蒸気流路22を直径(代表直径)deの円筒形状の流路に置き換えている。
Here, the channel resistance of the
この対策として本実施形態に係る凝縮器12では、第1蒸気流路22が上下方向に延びており、第1蒸気流路22内の液プラグ70が重力方向に流れ落ちるようになっている。このように第1蒸気流路22内の液プラグ70を重力方向に流すことにより、液プラグ70がその自重Gによって第1蒸気流路22内を流れ易くなる。
As a countermeasure, in the
また、第1熱交換器20の第1冷媒流路26と第2熱交換器40の第2冷媒流路46とは冷媒循環ライン54によって連結されており、第2冷媒流路46を流れた冷媒が第1冷媒流路26を流れるようになっている。即ち、第2蒸気用フィン44との熱交換によって昇温された第2冷媒流路46の冷媒が、第1冷媒流路26へ流れるようになっている。これにより、第1蒸気流路22を流れる蒸気が、第2蒸気流路42を流れる蒸気よりも高い温度で冷却される。換言すると、第2蒸気流路42を流れる蒸気が、第1蒸気流路22を流れる蒸気よりも低い温度で冷却される。この結果、第1蒸気流路22内の蒸気の温度と比較して第2蒸気流路42の蒸気の温度が低くなるため、液プラグ70の上流側の蒸気圧P1と比較して液プラグ70の下流側の蒸気圧P2が低くなる。この蒸気圧P1と蒸気圧P2の圧力差による圧力損失Rによって、液プラグ70が第1蒸気流路22内を流れ易くなる。
Further, the first
従って、例えば、下記式(1)を満たすように液プラグ70の自重G、及び圧力損失Rを調整することにより、第1蒸気流路22内の流路抵抗(摩擦抵抗力F)に起因する液プラグ70の滞留が抑制される。これにより、第1蒸気流路22内の蒸気の冷却面積の減少が抑制されるため、冷却効率の低下が抑制される。特に、本実施形態は、低圧の蒸気(例えば、30kPa以下であり、特に、10kPa以下)を凝縮する凝縮器に有効である。
G+R>F ・・・(1)
Therefore, for example, by adjusting the dead weight G of the
G + R> F (1)
更に、第1蒸気流路22の下端部と第2蒸気流路42の上端部との間に間隔Hを空けたことにより、第1蒸気流路22と第2蒸気流路42との間の直接的な熱交換が抑制される。これにより、第1蒸気流路22内の蒸気と第2蒸気流路42内の蒸気との温度差が大きくなるため、蒸気圧P1と蒸気圧P2との圧力差を大きくすることができる。従って、上記式(1)における圧力損失Rが大きくなるため、液プラグ70が第1蒸気流路22内を更に流れ易くなる。
Further, by providing a space H between the lower end of the
また、第1熱交換器20の下方に第2熱交換器40を配置したことにより、第1蒸気流路22内で凝縮された凝縮液が、そのまま重力方向に流れて第2蒸気流路42へ流入される。これにより、第1蒸気流路22内の凝縮液が第2熱交換器40へ流れ易くなる。
In addition, by disposing the
更に、第2熱交換器40へ流入された凝縮液は、上下方向へ延びる第2蒸気流路42の上端部へ流入され、当該第2蒸気流路42に沿って下方へ流れる。即ち、第2蒸気流路42に流入された凝縮液は、第2蒸気流路42に沿って重力方向に流れ落ちる。これにより、第2蒸気流路42に流入された凝縮液が第2蒸気流路42に沿って流れ易くなる。
Further, the condensate that has flowed into the
しかも、第2蒸気流路42内の凝縮液は、凝縮液循環ライン18に設けられたポンプ64によってタンク60へ圧送される。従って、第2蒸気流路42における凝縮液の滞留が抑制されるため、第2熱交換器40の冷却効率の低下が抑制される。
In addition, the condensate in the
更にまた、第1冷媒流路26と第2冷媒流路46とを連結し、第2冷媒流路46を流れた冷媒を第1冷媒流路26へ流すことにより、第1冷媒流路26及び第2冷媒流路46に別々の冷媒を流す構成と比較して、第2冷媒流路46を流れる冷媒の温度を第1冷媒流路26を流れる冷媒の温度よりも低くしつつ、装置構造を単純化することができる。
Furthermore, the first
次に、本実施形態に係る凝縮器12の変形例について説明する。
Next, a modification of the
上記実施形態では、第1蒸気流路22の流路長(上下方向の長さ)と第2蒸気流路42の流路長(上下方向の長さ)を略同一にしたがこれに限らない。第2蒸気流路42は、第2蒸気流路42内の蒸気圧が第1蒸気流路22内の蒸気圧よりも小さくなるように、蒸気を冷却する冷却面積(熱交換面積)を有していれば良く、例えば、第1蒸気流路22の流路長よりも第2蒸気流路42の流路長を短くしても良い。
In the above embodiment, the channel length (vertical length) of the
また、上記実施形態では、凝縮器12に2つの第1熱交換器20及び第2熱交換器40を設けたが、凝縮器12に3つ以上の冷却部を設けても良い。
Moreover, in the said embodiment, although the two
更に、上記実施形態では、第1熱交換器20と第2熱交換器40とを別体で構成したが、第1熱交換器20と第2熱交換器40とを一体に構成しても良い。例えば、図4に示される凝縮器82では、蒸気流路84を形成する蒸気用フィン86と、冷媒流路88を形成する冷媒用フィン90とが水平方向へ交互に積層され、蒸気用フィン86及び冷媒用フィン90の上部86A,90Aが第1冷却部92とされると共に、蒸気用フィン86及び冷媒用フィン90の下部86B,90Bが第2冷却部94とされている。なお、図示を省略するが、蒸気用フィン86と冷媒用フィン90との間には、蒸気流路84と冷媒流路88とを仕切る金属製の仕切りプレートが配置されている。
Furthermore, in the said embodiment, although the
また、第2冷却部94における各冷媒流路88と第1冷却部92における各冷媒流路88とは冷媒循環ライン54を介して連結されており、第2冷却部94における蒸気流路84を流れる蒸気等が、第1冷却部92における蒸気流路84を流れる蒸気等よりも低い温度で冷却されるようになっている。
The
このように第1冷却部92と第2冷却部94とを一体に構成することにより、装置構造を単純化することができると共に、凝縮器82の小型化を図ることができる。
Thus, by comprising the
また、上記実施形態では、第1熱交換器20と第2熱交換器40を上下方向に配列したが、例えば、第1熱交換器20と第2熱交換器40とを水平方向に配列しても良い。また、第1熱交換器20及び第2熱交換器40は、各々の第1蒸気流路22及び第2蒸気流路42の長手方向を上下方向にして配置されているが、各々の第1蒸気流路22及び第2蒸気流路42の長手方向を水平方向にして配置しても良い。
Moreover, in the said embodiment, although the
更に、上記実施形態では、第1冷媒流路26と第2冷媒流路46とを冷媒循環ライン54によって連結したが、第1冷媒流路26と第2冷媒流路46とを連結せず、これらの第1冷媒流路26及び第2冷媒流路46に別々の冷媒を流しても良い。この構成では、第2冷媒流路46に供給する冷媒の温度を、第1冷媒流路26に供給する冷媒の温度よりも低くすれば良い。
Furthermore, in the said embodiment, although the 1st
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、一実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。 As mentioned above, although one embodiment of the present invention was described, the present invention is not limited to such an embodiment, and one embodiment and various modifications may be used in combination as appropriate, and the gist of the present invention will be described. Of course, various embodiments can be implemented without departing from the scope.
10 凝縮システム
12 凝縮器
20 第1熱交換器(第1冷却部)
22 第1蒸気流路
26 第1冷媒流路
40 第2熱交換器(第2冷却部)
42 第2蒸気流路
46 第2冷媒流路
60 タンク(貯留部)
64 ポンプ(流動手段)
82 凝縮器
92 第1冷却部
94 第2冷却部
DESCRIPTION OF
22 1st
42 2nd
64 Pump (flowing means)
82
Claims (3)
前記第1冷却部の下流側に設けられると共に該第1冷却部の下方に気密に連結され、上下方向に延びると共に上端部から前記第1冷却部からの蒸気が流入される第2蒸気流路と、前記第2蒸気流路内の蒸気を前記第1冷却部よりも低い温度で冷却する冷媒が流れる第2冷媒流路とを有する第2冷却部と、
前記第1冷却部及び前記第2冷却部の間に形成され、前記第1冷却部及び前記第2冷却部を収容するハウジングの側壁面で区画された共通蒸気室と、を備え、
前記第1冷媒流路及び前記第2冷媒流路は水平方向を長手方向としたコルゲートフィンで形成され、
前記第1蒸気流路及び前記第2蒸気流路は上下方向を長手方向としたコルゲートフィンで形成され、
前記第1冷却部と前記第2冷却部とは、前記共通蒸気室を介して気密に連結され、
前記第1蒸気流路と前記第1冷媒流路とが水平方向に交互に積層され、
前記第2蒸気流路と前記第2冷媒流路とが水平方向に交互に積層され、
前記第2冷媒流路を流れる冷媒の温度が、前記第1冷媒流路を流れる冷媒の温度よりも低くされている凝縮器。 A first steam path steam is flowed from the upper end portion extends in a vertical direction, a first cooling section which have a the first refrigerant flow path through which the refrigerant flows to cool the vapor of the first steam flow path,
A second steam flow path that is provided on the downstream side of the first cooling section and is hermetically connected to the lower side of the first cooling section , extends in the vertical direction, and flows in steam from the first cooling section from the upper end. When, a second cooling section which have a second refrigerant flow path in which the refrigerant for cooling the steam of the second steam flow path at a temperature lower than the first cooling section flows,
A common vapor chamber formed between the first cooling unit and the second cooling unit and partitioned by a side wall surface of a housing that houses the first cooling unit and the second cooling unit,
The first refrigerant channel and the second refrigerant channel are formed of corrugated fins having a horizontal direction as a longitudinal direction,
The first steam channel and the second steam channel are formed of corrugated fins having a vertical direction as a longitudinal direction,
The first cooling unit and the second cooling unit are hermetically connected via the common steam chamber,
The first vapor channel and the first refrigerant channel are alternately stacked in a horizontal direction,
The second vapor channel and the second refrigerant channel are alternately stacked in the horizontal direction,
The condenser in which the temperature of the refrigerant flowing through the second refrigerant flow path is lower than the temperature of the refrigerant flowing through the first refrigerant flow path .
前記凝縮器の第2冷却部の下流側に設けられ、該第2冷却部内の蒸気が凝縮した凝縮液を貯留する貯留部と、
前記第2冷却部内の凝縮液を前記貯留部へ流動させる流動手段と、
を備える凝縮システム。 A condenser according to claim 1 or claim 2 ;
A storage unit that is provided on the downstream side of the second cooling unit of the condenser and stores the condensate condensed with the vapor in the second cooling unit;
Flow means for causing the condensate in the second cooling section to flow to the storage section;
Condensing system with.
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