(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
横置き状態の本体胴部（１）の内部に、熱交換室（３）の高温流体と熱交換をする複数の伝熱管（４）が収納され、高温流体が熱交換によって凝縮状態に導かれる横型コンデンサであって、熱交換室が、上下隔壁（２１）により大容積の凝縮域（２２）と小容積のサブクール域（２３）とに区画され、凝縮域及びサブクール域に、これらを接続する接続口（２４）と、該接続口から離間した状態の高温流体入口（２５）及び凝縮液出口（２６）とが配され、
前記サブクール域（２３）に、複数の伝熱管（４）よりも口径の大きいバイパス管（２７）が並列接続状態に配され、
該バイパス管（２７）に、その内部を挿通する流体の流量を調整する流量調整手段（２８）が配されることを特徴とする横型コンデンサ。
【請求項２】
流量調整手段（２８）が、凝縮液の流量を検出する流量計（３０）と、該流量計に接続され流量検出信号によりバイパス管（２７）の流量を演算する演算部（３１）と、該演算部に接続状態にかつバイパス管に配され演算部の指令により開度を調整する制御弁（３２）とを具備することを特徴とする請求項１記載の横型コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、横型コンデンサに係り、特に、横置き状態の本体胴部の内部における熱交換により、高温流体を凝縮状態に導く場合の熱効率の向上を図るものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、実開平４−１２２９７４号公報に記載されている蒸気の凝縮に使用される熱交換器の例を示している。
図４において、符号１は本体胴部、２は管板、３は熱交換室、４は伝熱管、５はバッフルプレート、６は切欠部、７は基部ケーシング、８は入り口プレナム部、９は出口プレナム部、１０は管内流体用入り口、１１は管内流体用出口、１２は胴内流体用入り口、１３Ａは上部胴内流体用出口、１３Ｂは下部胴内流体用出口である。
【０００３】
このような熱交換器にあっては、管内流体が上下の群に２分割された伝熱管４を実線の矢印で示すように往復するとともに、破線の矢印で示すように挿通する胴内流体が蒸気である場合に、熱交換部３における冷却に伴って一部が凝縮されて、蒸気分が上部胴内流体用出口１３Ａから排出され、凝縮液分が下部胴内流体用出口１３Ｂから排出される構造となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、胴内流体を凝縮させる場合であると、凝縮により胴内流体の体積が大幅に減少する（常圧スチームでは約１０００分の１に減少する）ために、伝熱性を維持しようとすると、胴内流体の流速を著しく低下させる必要がある。
胴内流体の流速は、バッフルプレート５の間隔を変更することにより調整可能であるものの、上述のように体積変動が大き過ぎる場合には、実質的に不可能である。
その対応案としては、直列接続状態の蒸気凝縮用熱交換器と凝縮液用熱交換器とを二つ使用して、個別に熱交換を行なうことが考えられるが、その場合には、高温流体の方は二つの熱交換器に直列的に送り込むことで対応できるものの、低温流体は、二つの熱交換器に別々に流量の異なるものを送り込む必要があり、非効率的なものとなるのに加えて、種類の異なる熱交換器の準備や設置スペースの確保等の面でも障害が大きくなる。
【０００５】
本発明は、これらの事情に鑑みてなされたもので、一つの本体胴部で蒸気の凝縮と凝縮液の冷却とを行ない、小型化を図るとともに、その際の熱交換効率を向上させることを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
横置き状態の本体胴部の内部に、熱交換室の高温流体と熱交換をする複数の伝熱管が収納され、高温流体が熱交換によって凝縮状態に導かれる横型コンデンサとして、熱交換室が、上下隔壁により大容積の凝縮域と小容積のサブクール域とに区画され、凝縮域及びサブクール域に、これらを接続する接続口と、該接続口から離間した状態の高温流体入口及び凝縮液出口とが配され、サブクール域には、複数の伝熱管よりも口径の大きいバイパス管が並列接続状態に配され、バイパス管には、その内部を挿通する流体の流量を調整する流量調整手段が配される構成が採用される。
流量調整手段として、凝縮液の流量を検出する流量計と、該流量計に接続され流量検出信号によりバイパス管の流量を演算する演算部と、該演算部に接続状態にかつバイパス管に配され演算部の指令により開度を調整する制御弁とを具備する構成が採用される。
【０００７】
【作用】
熱交換室の内部に送り込まれた高温流体は、大容積の凝縮域において伝熱管に送り込まれた低温流体との間で熱交換を行ない、凝縮により凝縮液となる。
凝縮液は、小容積のサブクール域に送り込まれて、凝縮域に達する前の低温流体との間で熱交換を行なう。
低温流体は、サブクール域において複数の伝熱管と口径の大きいバイパス管とに分流し、流量調整手段によりバイパス管の流量が調整されることにより、サブクール域における熱交換量が制御される。
凝縮液の流量は流量計により検出されて、その検出データにより伝熱管の必要流量が演算され、その演算結果に基づいて、制御弁を介してバイパス管の流量を調整することにより、サブクール域における伝熱管の流量が設定される。
【０００８】
【実施例】
以下、本発明に係る横型コンデンサの一実施例を図１ないし図３に基づいて説明する。
【０００９】
該一実施例における横型コンデンサには、図１及び図２に示すように、横置き状態に設置される本体胴部１と、該本体胴部１の内部に配され一対の管板２で区画された状態の熱交換室３と、該熱交換室３に配され熱交換を行なうための伝熱管４及び流路を蛇行させるための複数のバッフルプレート５Ａ，５Ｂ及び切欠部６と、基部ケーシング７に形成され伝熱管４により接続される入り口プレナム部８及び出口プレナム部９と、伝熱管４への流体送り込み及び流出を行なうための管内流体用入り口１０及び管内流体用出口１１と、上下の伝熱管４を接続状態とするための中間ケーシング１４とが配される。
【００１０】
これらの構造に加えて、熱交換室３には、水平状態の上下隔壁２１により大容積の凝縮域２２と小容積のサブクール域２３とが区画形成され、凝縮域２２及びサブクール域２３には、その一部を中間ケーシング１４の近傍で接続状態とする接続口２４と、該接続口２４から離間した位置で凝縮域２２及びサブクール域２３に対して接続状態の高温流体入口２５及び凝縮液出口２６とが配される。
【００１１】
前記サブクール域２３には、複数の伝熱管４よりも相対的に口径の大きいバイパス管２７が、伝熱管４と並列接続状態に配される。
【００１２】
前記バイパス管２７には、その内部を挿通する流体の流量を調整するための流量調整手段２８が配され、該流量調整手段２８は、凝縮液排出ライン２９の途中に配されて凝縮液の流量を検出する流量計３０と、該流量計３０に接続され流量検出信号によりバイパス管２７に流すべき流量を演算する演算部３１と、該演算部３１に接続されるとともにバイパス管２７に配されて開度を調整する機能を有する制御弁３２とを具備するものが採用される。
【００１３】
このような横型コンデンサにあっては、凝縮されるべき高温流体が、図１の破線の矢印で示すように、高温流体入口２５から、熱交換室３における凝縮域２２、接続口２４、サブクール域２３を経由して凝縮液出口２６から排出される挿通状態となり、高温流体を冷却して凝縮状態とするための低温流体が、図１の実線の矢印で示すように、管内流体用入り口１０から、入り口プレナム部８、サブクール域２３の伝熱管４またはバイパス管２７、中間ケーシング１４の内部、凝縮域２２の伝熱管４、出口プレナム部９を経由して管内流体用出口１１から排出される挿通状態となる。
【００１４】
したがって、高温流体は、容積の大きい凝縮域２２での冷却により凝縮されて凝縮液となり、この凝縮により生成された凝縮液は、小容積のサブクール域２３で凝縮域２２に達する前の低温流体との熱交換により冷却される。
【００１５】
そして、前述したように、高温流体は凝縮されることによって著しく体積が減少するとともに、凝縮液となることによって熱伝達性が高められるため、サブクール域２３は、凝縮域２２と比較して、その横断面積が著しく小さくなるように設定される。
【００１６】
しかし、本体胴部１の中を凝縮域２２及びサブクール域２３に区画する場合には、サブクール域２３と凝縮域２２との間で、低温流体を直列的に流す都合上、サブクール域２３及び凝縮域２２における伝熱管４の総断面積を概略一致させる必要が生じるため、サブクール域２３における総伝熱管４の断面積及びバイパス管２７の断面積の和が、凝縮域２２における総伝熱管４の断面積よりも若干大きくなるように、バイパス管２７の口径を設定する。
そして、バイパス管２７の流量を流量調整手段２８により調整して、低温流体がサブクール域２３から凝縮域２２に円滑に送り込まれるように設定する。
【００１７】
また、図１例では、流量調整手段２８において、流量計３０による凝縮液排出ライン２９の凝縮液量の検出が行なわれ、流量の検出データにより、サブクール域２３の伝熱管４に流すべき低温流体の必要流量が演算される。
これらの低温流体の必要流量に基づいて、制御弁３２の開度調整を行なって、バイパス管２７を流す低温流体の流量を調整することにより、サブクール域２３における伝熱管４の流量が設定され、言い換えると、サブクール域２３における熱交換量が制御される。
【００１８】
図３は、高温流体の凝縮及び凝縮液の冷却と、低温流体の温度上昇との関係モデルを示している。
高温流体入口２５の高温流体の温度がＴ1 である場合、凝縮域２２における凝縮時には、潜熱の放出により高温流体がほぼ一定の温度Ｔc となり、サブクール域２３における凝縮液の冷却によって凝縮液出口２６の凝縮液の温度がＴ2 まで低下するものとし、この際に、低温流体が入り口プレナム部８で温度ｔ1 ，出口プレナム部９で温度ｔ2 となり、温度ｔ1 から温度ｔ2 まで円滑に変化して、温度ｔ2 が温度Ｔ2 と同程度以上であれば、両者の熱交換が理想的に行なわれたことを意味する。
つまり、前述の図４例の従来技術のように、サブクール域における熱交換が不十分であると、温度Ｔc と温度Ｔ2 との差が少なくなり、熱交換効率が低下するが、図１及び図２例では、温度Ｔc と温度Ｔ2 との差が大きく、サブクール域２３の熱交換効率の向上を図ることができる。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る横型コンデンサによれば、以下のような効果を奏する。
（１） 熱交換室が、上下隔壁により大容積の凝縮域と小容積のサブクール域とに区画される構成の採用により、一つの本体胴部の内部で蒸気の凝縮と凝縮液の冷却とを行なって、小型化と省スペース化とを図り、低コスト化を達成することができる。
また、サブクール域に、複数の伝熱管よりも口径の大きいバイパス管を並列接続状態に配して冷却流体と分流させることにより、全量の冷却流体を直列的に挿通させて、熱交換効率を向上させることができる。
さらに、バイパス管に、その内部を挿通する流体の流量を調整する流量調整手段を配することにより、凝縮域の大容積化とサブクール域の小容積化とを容易にして、一層の熱効率の向上を図ることができる。
（２） 流量調整手段として、流量計、演算部及び制御弁を付加することにより、凝縮液量に対応してサブクール域の低温流体の流量を設定し、精度の高い熱交換を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る横型コンデンサの一実施例を示す正断面図である。
【図２】本発明に係る横型コンデンサの一実施例を示す横断面図である。
【図３】本発明に係る横型コンデンサの熱交換時における温度変化のモデル図である。
【図４】蒸気凝縮に使用される熱交換器の従来例を示す一部を切欠した正面図である。
【符号の説明】
１  本体胴部
２  管板
３  熱交換室
４  伝熱管
５Ａ，５Ｂ  バッフルプレート
６  切欠部
７  基部ケーシング
８  入り口プレナム部
９  出口プレナム部
１０  管内流体用入り口
１１  管内流体用出口
１４  中間ケーシング
２１  上下隔壁
２２  凝縮域
２３  サブクール域
２４  接続口
２５  高温流体入口
２６  凝縮液出口
２７  バイパス管
２８  流量調整手段
２９  凝縮液排出ライン
３０  流量計
３１  演算部
３２  制御弁
【図１】
0003641840.tif 000002
【図２】
0003641840.tif 000003
【図３】
0003641840.tif 000004
【図４】
0003641840.tif 000005