(57)【要約】【課題】冷温水流量を削減して冷温水の入口出口の温度差を大きくとっても、輻射パネルの表面温度分布を均一にすることが可能な輻射パネル用熱交換器を提供する。【解決手段】第１，第２冷温水入口ヘッダ２１，２３を所定の間隔を置いて平行に配置し、第１冷温水入口ヘッダ２１に重ねて第１冷温水出口ヘッダ２２を配置し、第２冷温水入口ヘッダ２３に重ねて第２冷温水出口ヘッダ２４を配置し、第１，第２冷温水入口ヘッダ２１，２３を冷温水入口集合ヘッダ２５で連結し、第１，第２冷温水出口ヘッダ２２，２４を冷温水出口集合ヘッダ２６で連結し、第１冷温水入口ヘッダ２１と第２冷温水出口ヘッダ２４を接続する伝熱管２７と、第２冷温水入口ヘッダ２３と第１冷温水出口ヘッダ２２を接続する伝熱管２７を、交互に配列することで伝熱管群２８を構成し、これによって隣り合う伝熱管２７内の冷温水が対向して流れるようにしてなる輻射パネル用熱交換器１０である。【選択図】図４
2006057940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷温水入口ヘッダと、冷温水出口ヘッダと、両ヘッダ間を複数に分岐して平行に配列される伝熱管からなる伝熱管群とで構成される輻射パネル用熱交換器であって、隣り合う伝熱管内の冷温水が対向して流れるように伝熱管を配列したことを特徴とする輻射パネル用熱交換器。
【請求項２】
前記冷温水入口ヘッダと冷温水出口ヘッダは、それぞれ一対の第１，第２冷温水入口ヘッダと第１，第２冷温水出口ヘッダによって構成され、
第１冷温水入口ヘッダと第２冷温水入口ヘッダを所定の間隔を置いて平行に配置し、
第１冷温水入口ヘッダに重ねて第１冷温水出口ヘッダを配置し、
第２冷温水入口ヘッダに重ねて第２冷温水出口ヘッダを配置し、
第１冷温水入口ヘッダと第２冷温水入口ヘッダを冷温水入口集合ヘッダで連結し、
第１冷温水出口ヘッダと第２冷温水出口ヘッダを冷温水出口集合ヘッダで連結し、
第１冷温水入口ヘッダと第２冷温水出口ヘッダを接続する伝熱管と、第２冷温水入口ヘッダと第１冷温水出口ヘッダを接続する伝熱管を、交互に配列することで伝熱管群を構成したことを特徴とする請求項１に記載の輻射パネル用熱交換器。
【請求項３】
前記冷温水入口ヘッダと冷温水出口ヘッダは重ねて配置され、
冷温水入口ヘッダと冷温水出口ヘッダを接続する伝熱管は、Ｕ字状に形成されて伝熱管群を構成したことを特徴とする請求項１に記載の輻射パネル用熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は輻射パネル用熱交換器に関し、特に冷温水の入口と出口の間の温度差を大きく取れ、従って輻射パネルに供給する冷温水の流量を削減して、冷温水搬送動力を低減することが可能な輻射パネル用熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から図１に示すように、冷温水入口ヘッダ１１０と冷温水出口ヘッダ１２０とを所定間隔を置いて平行に配置し、両ヘッダ１１０，１２０間を複数に分岐して平行に配列される伝熱管１３０で連結して構成される輻射パネル用熱交換器１００がある。そして冷温水入口ヘッダ１１０の冷温水供給口１１１から冷温水入口ヘッダ１１０内に供給された冷温水は、各伝熱管１３０を通過して熱交換が行われた後、冷温水出口ヘッダ１２０に集められ、その冷温水吐出口１２１から吐出される。
【０００３】
図２は、前記輻射パネル用熱交換器１００に供給する冷水温度が１６℃で、戻る温度が１８℃となるような冷水製造設備を想定した場合の冷温水入口ヘッダ１１０から冷温水出口ヘッダ１２０までの間の伝熱管１３０の線方向における任意断面の冷水温度と輻射パネル表面温度の分布を示す図である。
【０００４】
同図に示すように、この輻射パネル用熱交換器１００の場合、冷温水入口ヘッダ１１０付近において、伝熱管１３０内の冷水温度は１６℃で輻射パネルの表面温度は１８℃程度であり、冷温水出口ヘッダ１２０付近では、伝熱管１３０内の冷水温度は１８℃程度で輻射パネルの表面温度は２０℃程度であり、輻射パネルの表面温度は、全体で平均して１９℃程度であり、輻射パネル表面局所における温度斑は最大で２℃程度であり、輻射パネルの表面はほぼ均一な温度分布であるので、十分に実用の範囲であるといえる。
【０００５】
一方図３は、冷水流量を５０％削減して冷水搬送動力の低減を図るため、輻射パネル用熱交換器１００に供給する冷水温度が１５℃で、戻る温度が１９℃となるような冷水製造設備を想定した場合の冷温水入口ヘッダ１１０から冷温水出口ヘッダ１２０までの間の伝熱管１３０の線方向における任意断面の冷水温度と輻射パネル表面温度の分布を示す図である。
【０００６】
同図に示すように、この場合、冷温水入口ヘッダ１１０付近において、伝熱管１３０内の冷水温度は１５℃で輻射パネルの表面温度は１７℃程度となり、冷温水出口ヘッダ１２０付近では伝熱管１３０内の冷水温度は１９℃程度で輻射パネルの表面温度は２１℃程度となり、輻射パネルの表面温度は、全体で平均して１９℃程度になるが、表面局所における温度斑は最大で４℃程度にもなり、輻射パネルの表面温度分布は不均一で輻射パネルとして実用的でないという問題があった。この問題は冷温水入口ヘッダ１１０から温水が供給される場合にも同様に生じる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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、例え冷温水流量を削減して冷温水の入口出口の温度差を大きくとっても、輻射パネルの表面温度分布を均一にすることが可能な輻射パネル用熱交換器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願請求項１に記載の発明は、冷温水入口ヘッダと、冷温水出口ヘッダと、両ヘッダ間を複数に分岐して平行に配列される伝熱管からなる伝熱管群とで構成される輻射パネル用熱交換器であって、隣り合う伝熱管内の冷温水が対向して流れるように伝熱管を配列したことを特徴とする輻射パネル用熱交換器にある。
【０００９】
ここで冷温水が対向して流れる隣り合う伝熱管は、１本ずつでも良いし、複数本ずつでも良い。即ち１本ずつ冷温水を対向して流しても良いし、複数本ずつ冷温水を対向して流しても良い。
【００１０】
本願の請求項２に記載の発明は、前記冷温水入口ヘッダと冷温水出口ヘッダは、それぞれ一対の第１，第２冷温水入口ヘッダと第１，第２冷温水出口ヘッダによって構成され、第１冷温水入口ヘッダと第２冷温水入口ヘッダを所定の間隔を置いて平行に配置し、第１冷温水入口ヘッダに重ねて第１冷温水出口ヘッダを配置し、第２冷温水入口ヘッダに重ねて第２冷温水出口ヘッダを配置し、第１冷温水入口ヘッダと第２冷温水入口ヘッダを冷温水入口集合ヘッダで連結し、第１冷温水出口ヘッダと第２冷温水出口ヘッダを冷温水出口集合ヘッダで連結し、第１冷温水入口ヘッダと第２冷温水出口ヘッダを接続する伝熱管と、第２冷温水入口ヘッダと第１冷温水出口ヘッダを接続する伝熱管を、交互に配列することで伝熱管群を構成したことを特徴とする請求項１に記載の輻射パネル用熱交換器にある。
【００１１】
本願の請求項３に記載の発明は、前記冷温水入口ヘッダと冷温水出口ヘッダは重ねて配置され、冷温水入口ヘッダと冷温水出口ヘッダを接続する伝熱管は、Ｕ字状に形成されて伝熱管群を構成したことを特徴とする請求項１に記載の輻射パネル用熱交換器にある。
【発明の効果】
【００１２】
本願請求項１，２，３に記載の発明によれば、隣り合う伝熱管内の冷温水が対向して流れるように伝熱管を配列したので、伝熱管群内の冷温水温度をマクロ的にほぼ均一にでき、従って輻射パネルの表面温度分布もほぼ均一にすることが可能となり、冷温水製造設備の温度差を大きく取れ、冷温水搬送動力の低減を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
〔第一実施形態〕
図４は本発明の第一実施形態にかかる輻射パネル用熱交換器１０を示す図であり、図４（ａ）は正面図、図４（ｂ）は右側面図、図４（ｃ）は図４（ａ）のＡ−Ａ断面拡大概略図である。同図に示すように輻射パネル用熱交換器１０は、一対の冷温水入口ヘッダ（第１，第２冷温水入口ヘッダ２１，２３）と、一対の冷温水出口ヘッダ（第１，第２冷温水出口ヘッダ２２，２４）と、両ヘッダ間（第１冷温水入口ヘッダ２１と第２冷温水出口ヘッダ２４間及び第２冷温水入口ヘッダ２３と第１冷温水出口ヘッダ２２間）を複数に分岐して平行に配列される伝熱管２７からなる伝熱管群２８とを具備して構成されている。以下各構成部分について説明する。
【００１４】
第１冷温水入口ヘッダ２１と第２冷温水入口ヘッダ２３は管状に形成され、所定の間隔を置いて平行に配置されている。そしてこれら第１，第２冷温水入口ヘッダ２１，２３の一端は管状の冷温水入口集合ヘッダ２５によって連結・集合され、これによって１つの冷温水供給口３１から供給される冷温水が同時に第１，第２冷温水入口ヘッダ２１，２３に供給されるように構成されている。
【００１５】
第１冷温水出口ヘッダ２２と第２冷温水出口ヘッダ２４も管状に形成され、所定の間隔を置いて平行に配置されており、さらに第１冷温水出口ヘッダ２２は第１冷温水入口ヘッダ２１の下部に重ねて配置され、第２冷温水出口ヘッダ２４は第２冷温水入口ヘッダ２３の下部に重ねて配置されている。そしてこれら第１，第２冷温水出口ヘッダ２２，２４はそれらの一端が管状の冷温水出口集合ヘッダ２６によって連結・集合され、これによって第１，第２冷温水出口ヘッダ２２，２４から１つの冷温水吐出口３３に冷温水が吐出されるように構成されている。
【００１６】
なお冷温水入口集合ヘッダ２５と冷温水出口集合ヘッダ２６は所定の間隔を置いて平行に配置されている。
【００１７】
そして第１冷温水入口ヘッダ２１から分岐して第２冷温水出口ヘッダ２４に接続される伝熱管２７と、第２冷温水入口ヘッダ２３から分岐して第１冷温水出口ヘッダ２２に接続される伝熱管２７は、１本ずつ（場合によっては複数本ずつでもよい）交互に配列され、これによって隣り合う伝熱管２７内の冷温水が対向して流れるように伝熱管群２８を構成している。なお交互に配列された伝熱管２７は、中間部を数箇所、スペーサー３５によって固定することで、各伝熱管２７の間の間隔を平行に保っている。
【００１８】
以上のように構成された輻射パネル用熱交換器１０において、冷温水供給口３１から冷温水が供給されると、この冷温水は冷温水入口集合ヘッダ２５によって、第１，第２冷温水入口ヘッダ２１，２３に同時に供給された後、これら第１，第２冷温水入口ヘッダ２１，２３からそれぞれ交互に配置された伝熱管２７を通して第１，第２冷温水出口ヘッダ２２，２４に流れ込み、さらに冷温水出口集合ヘッダ２６に集められて冷温水吐出口３３から吐出される。つまりこの輻射パネル用熱交換器１０によれば、隣り合う伝熱管２７内の冷温水が対向して流れる。
【００１９】
ここで図５は、輻射パネル用熱交換器１０に供給する冷水温度が１５℃で、戻る温度が１９℃となるような冷水製造設備を想定した場合の、第１冷温水入口ヘッダ２１及び第１冷温水出口ヘッダ２２から、第２冷温水入口ヘッダ２３及び第２冷温水出口ヘッダ２４までの間の伝熱管２７の線方向における任意断面の冷水温度と輻射パネル表面温度の分布を示す図である。
【００２０】
同図に示すように第１冷温水入口ヘッダ２１及び第１冷温水出口ヘッダ２２の付近では、第１冷温水入口ヘッダ２１に接続する伝熱管２７内の冷水温度は１５℃で、第１冷温水出口ヘッダ２２に接続する伝熱管２７内の冷水温度は１９℃で、平均するとこの付近における伝熱管２７内の冷水温度は１７℃で輻射パネルの表面温度は１９℃程度となる。
【００２１】
一方第２冷温水入口ヘッダ２３及び第２冷温水出口ヘッダ２４の付近では、第２冷温水入口ヘッダ２３に接続する伝熱管２７内の冷水温度は１５℃で、第２冷温水出口ヘッダ２４に接続する伝熱管２７内の冷水温度は１９℃で、平均するとこの付近における伝熱管２７内の冷水温度は１７℃で輻射パネルの表面温度は１９℃程度となる。
【００２２】
さらに中央部の付近では、第１冷温水入口ヘッダ２１と第２冷温水出口ヘッダ２４を接続する伝熱管２７内の冷水温度は１７℃程度で、第２冷温水入口ヘッダ２３と第１冷温水出口ヘッダ２２を接続する伝熱管２７内の冷水温度は１７℃程度で、平均するとこの付近における伝熱管２７内の冷水温度は１７℃程度で輻射パネルの表面温度は１９℃程度となる。
【００２３】
従って輻射パネルの表面温度は、全体で平均して１９℃程度になり、表面局所における温度斑はほとんどなく、輻射パネルの表面温度分布はほぼ均一で輻射パネルとして、十分実用的である。この効果は冷温水供給口３１から温水が供給される場合にも同様に生じる。
【００２４】
〔第二実施形態〕
図６は本発明の第二実施形態にかかる輻射パネル用熱交換器４０を示す図であり、図６（ａ）は正面図、図６（ｂ）は右側面図、図６（ｃ）は図６（ａ）のＢ−Ｂ断面拡大概略図である。同図に示すように輻射パネル用熱交換器４０は、冷温水入口ヘッダ４１と、冷温水出口ヘッダ４２と、これら両ヘッダ４１，４２間を複数に分岐して平行に配列する伝熱管４３からなる伝熱管群４４とを具備して構成されている。以下各構成部品について説明する。
【００２５】
冷温水入口ヘッダ４１と冷温水出口ヘッダ４２は何れも管状に形成され、且つこれら冷温水入口ヘッダ４１と冷温水出口ヘッダ４２は重ねて配置されている。そして冷温水入口ヘッダ４１の一端には冷温水供給口４８が設けられ、冷温水出口ヘッダ４２の一端（冷温水供給口４８を設けた側とは反対側の端部）には冷温水吐出口４９が設けられている。
【００２６】
そして各伝熱管４３はＵ字状に形成されることで、その一端を冷温水入口ヘッダ４１に接続し、他端を冷温水出口ヘッダ４２に接続している。各伝熱管４３のU字状に折り曲げたその両側部分は平行であり、且つ各伝熱管４３は平行に配列されるので、伝熱管群４４を構成する各伝熱管４３はその全体が平行になっている。このように構成することにより、隣り合う伝熱管４３内の冷温水が対向して流れることとなる。なお平行に配列された伝熱管４３は、中間部を数箇所、スペーサー４５によって固定され、各伝熱管４３の間の間隔を平行に保っている。
【００２７】
以上のように構成された輻射パネル用熱交換器４０において、冷温水供給口４８から冷温水が供給されると、この冷温水は冷温水入口ヘッダ４１に供給された後、この冷温水入口ヘッダ４１からU字状の伝熱管４３に流れ込み、伝熱管４３内をUターンした後に冷温水出口ヘッダ４２に流れ込み、冷温水吐出口４９から吐出される。つまりこの輻射パネル用熱交換器４０によれば、U字状に折り曲げた伝熱管４３内を冷温水が逆方向に流れることにより、隣り合う伝熱管４３内の冷温水を対向して流すようにしている。
【００２８】
このように構成しても、前記第一実施形態と同様に、輻射パネルの表面温度は、全体で平均化され、表面局所における温度斑はほとんどなく、輻射パネルの表面温度分布はほぼ均一で輻射パネルとして、十分実用的になる。
【００２９】
なおこの実施形態においても、冷温水が対向して流れる隣り合う伝熱管４３は、１本ずつでも良いし、複数本ずつでも良い。
【００３０】
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。なお直接明細書及び図面に記載がない何れの形状や構造であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。例えば、上記第一実施形態では第１冷温水出口ヘッダ２２と第１冷温水入口ヘッダ２１を重ね、また第２冷温水出口ヘッダ２４と第２冷温水入口ヘッダ２３とを重ねて配置し、一方第二実施形態では冷温水入口ヘッダ４１と冷温水出口ヘッダ４２とを重ねて配置したが、これらヘッダは必ずしも重ねる必要はなく、互い違いに配置しても良いし、それ以外の配置であっても良い。もちろんこれらヘッドを重ねれば、輻射パネル用熱交換器１０，４０の外形の小型化が図れ好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】従来の輻射パネル用熱交換器１００を示す図であり、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＣ−Ｃ断面拡大概略図である。
【図２】冷温水入口ヘッダ１１０から冷温水出口ヘッダ１２０までの間の伝熱管１３０の線方向における任意断面の冷水温度と輻射パネル表面温度の分布を示す図である。
【図３】冷温水入口ヘッダ１１０から冷温水出口ヘッダ１２０までの間の伝熱管１３０の線方向における任意断面の冷水温度と輻射パネル表面温度の分布を示す図である。
【図４】本発明の第一実施形態にかかる輻射パネル用熱交換器１０を示す図であり、図４（ａ）は正面図、図４（ｂ）は右側面図、図４（ｃ）は図４（ａ）のＡ−Ａ断面拡大概略図である。
【図５】第１冷温水入口ヘッダ２１及び第１冷温水出口ヘッダ２２から、第２冷温水入口ヘッダ２３及び第２冷温水出口ヘッダ２４までの間の伝熱管２７の線方向における任意断面の冷水温度と輻射パネル表面温度の分布を示す図である。
【図６】本発明の第二実施形態にかかる輻射パネル用熱交換器４０を示す図であり、図６（ａ）は正面図、図６（ｂ）は右側面図、図６（ｃ）は図６（ａ）のＢ−Ｂ断面拡大概略図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  輻射パネル用熱交換器
２１  第１冷温水入口ヘッダ（冷温水入口ヘッダ）
２２  第１冷温水出口ヘッダ（冷温水出口ヘッダ）
２３  第２冷温水入口ヘッダ（冷温水入口ヘッダ）
２４  第２冷温水出口ヘッダ（冷温水出口ヘッダ）
２５  冷温水入口集合ヘッダ
２６  冷温水出口集合ヘッダ
２７  伝熱管
２８  伝熱管群
３１  冷温水供給口
３３  冷温水吐出口
３５  スペーサー
４０  輻射パネル用熱交換器
４１  冷温水入口ヘッダ
４２  冷温水出口ヘッダ
４３  伝熱管
４４  伝熱管群
４５  スペーサー
４８  冷温水供給口
４９  冷温水吐出口
【図１】
2006057940.tif 000003
【図２】
2006057940.tif 000004
【図３】
2006057940.tif 000005
【図４】
2006057940.tif 000006
【図５】
2006057940.tif 000007
【図６】
2006057940.tif 000008