JPS5986851A

JPS5986851A - 熱交換器

Info

Publication number: JPS5986851A
Application number: JP58183937A
Authority: JP
Inventors: Takashi Miyagawa; 隆宮川
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-09-30
Filing date: 1983-09-30
Publication date: 1984-05-19

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は熱交換器に関し、一層詳細には、加熱媒体とし
てエチレングリコール等の高沸点かつ低凝固点を有する
液体を用い、これを加熱する電気ヒータを該液体内に配
設し、小熱源であっても立上りがよく、熱効率の高い熱
交換器に関する。

従来加熱媒体としては一般的に水が用いられている。し
かるに水は沸点が低く、沸点以下で加熱して用いる場合
には熱交換効率が悪く、沸点以上に加熱して用いる場合
には循環管路等を耐圧構造としなければならず設備が高
価となり、また、水は比熱が大きく、加熱を開始してか
ら所定温度に達するまでの時間、いわゆる立上りが遅く
使用に際して不便であるという難点がある。

また、熱源として一般的に用いられてし）る力スや灯油
は経済性に勝れる反面、温度調節が微細Ｇこできず、自
動化が図りに＜＜、煤煙、灰ある＋＋１Ｌまガスが発生
し熱源の設置場所が限定されるなど取り扱いや操作の簡
便性において難点があり、さらに安全性の面でも火災や
爆発の危険がある。

一方、熱源に電気ヒータを用いた場合Ｇこ番よ、温度調
節が容易にでき、設置場所の限定もなく、煤煙等の発生
もなく、取扱い操作が簡便である力（、エネルギーコス
トが前記他の熱源と比較して高し）うえに、熱交換器の
立上りを良くするためＧこ４ま必要以上に熱源の規模を
大きくしなければならず、設備コストが嵩む難点がある
。また、電気ヒータを加熱媒体液たる水の中に配設すれ
ば、電気エネルギーをむだなく水に供給することができ
、熱効率に勝れるが、水中に含まれる遊離酸素のため電
気ヒータの抵抗線を覆っている外管は短期間で腐蝕され
、このため、電気ヒータの定期点検をしたり、定期的に
交換しなければならず維持管理力（大変であるという難
点がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目
的とするところは、使用に際して立上りが早く使い易（
、媒体液を高温に加熱して熱交換効率に勝れるとともに
なんら耐圧構造とせずともよく安価な設備でよく、耐久
性に勝れ維持管理が容易な熱交換器を提供するにあり、
その特徴は、高沸点かつ低凝固点を有する液体を加熱し
、加熱された該液体が熱媒体となる熱交換器において、
熱源としての電気ヒータが前記液体に包まれて成るとこ
ろにある。

以下、この発明の好適な実施例を添付図面を参照して詳
細に説明する。

第１図はこの発明を温風機に利用した場合の実施例で、
１は熱媒体の循環管路であって、管路内には加熱媒体１
ａとしてエチレングリコールが封入されている。このエ
チレングリコールは、分子量が６２．０７　、沸点が１
９７．６℃、凝固点が−１３，０°Ｃ１比重が１．１１
５５、比熱が０．５６という物理的性質を有する、無色
無臭の甘味のあるやや粘ちょうな不揮発性の液体である
。なお、加熱媒体１ａとしては、前記エチレングリコー
ルの他にトリエチレングリコール、ポリエチレングリコ
ール、プロピレングリコール、ポリプロピレングリコー
ル等が熱交換器の用途に応じて適宜に用いられる。

２は枠体で、前後方向に流気可能に開放されている。循
環管路１は、上記枠体２の側壁から枠体２の外部に導出
され、外部において熱源３により加熱媒体１ａが加熱さ
れ、枠体２の内部においては管路１を蛇行させ管の外周
にはフィン４を設けて放熱面積を大きくした熱交換部に
おいて放熱される。

５はファンで、空気を熱交換部を含む面に対して垂直に
送風し、流気は熱交換部の間をぬって加熱されて温風と
なって吹き出される。

なお、前記熱源３は゛、第２図に示すように、断熱構造
の筐体３ａの上面および下面から循環管路ｌが挿通され
て内部をエチレングリコールが下方から上方に向かって
流動する。また、筺体３ａの側壁を貫通して電気ヒータ
３ｂが筺体３ａ内に位置するものとなる。この電気ヒー
タ３ｂはスチール管で形成される外管３ｃと、外管３ｃ
内に適宜絶縁物を介して配設される抵抗発熱体３ｄと、
電気ヒータ３ｂを筐体３ａに密接して固定するためのフ
ランジ３ｅとから構成される。

しかして、電気ヒータ３ｄのパワーが小さく、長時間か
けて加熱媒体１ａを加熱しておいても、比熱が小さいう
えに沸点が高いので電気ヒータ３ｄの熱は蓄熱されてお
り、暖房器具などとしてはある程度室内を放射暖房して
いて、ファン５の送風を開始すると即座に高温の温風が
吹き出され、すぐに室内は暖かくなり、加熱媒体１ａは
長時間に亘って熱を放出する。

また第３図は、床暖房やヒートパネルのように熱交換部
に直接接触する固定伝熱部がある場合の実施例を示す。

１０は循環管路で、管路内は加熱媒体１ａが強制循環さ
れる。

１１は前記熱源３と同様に構成される熱源である。循環
管路１０は熱交換部において蛇行して伝熱面積を大きく
してあり、熱交換部はコンクリート又は金属放熱板１２
等に接触している。

１３はポンプで、加熱媒体１ａを循環管路ｌ。

内で循環するように付勢する。

この構成においては、高温にした加熱媒体１ａを循環さ
せることができるがら熱効率が優れる。

特に加熱媒体１ａに蓄熱効果を求める場合には蓄積総熱
容量を増せばよいがら、循環管路１０内に加熱媒体１ａ
の貯流タンク１４を設ければ長時間放熱が持続する。特
に三方弁１５および短絡路１６を用いて加熱媒体１ａが
熱交換部へ循環しないようにしておいて貯流タンク１４
内の加熱媒体１ａを高温に加熱しておけば、三方弁１５
を開いて熱交換部へ一気に加熱媒体を送り込めば立上り
良く放熱する。

なお、上述の実施例では加熱媒体１ａを循環させて熱交
換を行ったが、これに限らず、加熱媒体１ａを循環させ
ることなく、熱伝導性のよい隔壁を介して他の所望の液
体を加熱してもよく、この場合における、他の前記液体
を循環させたものを第４図に示し説明する。

２１は筐体状の熱交換器の本体であり、断熱材２２を挾
んだ三重構造に形成されている。この本体２１内には、
加熱媒体１ａたるエチレングリコール２３が密封されて
いる。前記本体２１内には、前記エチレングリコール２
３を加熱するための加熱手段たる一対のパネル状の電気
ヒータ２４，２５が、それぞれ固定板２６．２７，２８
．２９によって固定されている。なお図示してはいない
が、前記各電気ヒータ２４，２５は、本体２１外の電源
から供電されるものである。前記本体２１内の中央部に
は、前記エチレングリコール２３と接触面積が大きくな
るように蝮旋状に配設された流体流通路たる流通パイプ
３０が設けられている。前記流通パイプ３０は、その上
下各端が本体２１を液密に貫通して、それぞれ給水パイ
プ３２あるいは給湯パイプ３３に連通している。前記給
水パイプ３２は、図示していない給水機構から水が供給
されるものであり、この供給された水は、流通パイプ３
０を通過する際に、エチレングリコール２３と熱交換を
行い、給湯パイプ３３に流出するものである。すなわち
、本実施例におけるエチレングリコール２３と熱交換を
行う流体は水である。給湯パイプ３３は、図示してはい
ないが、浴槽や台所に設けた給湯蛇口と連通しており、
前記給湯パイプ３３に流出した熱交換後の“水は前記給
湯蛇口に供給されるものである。なお、３４はエチレン
グリコール２３を本体２１内に供給するための開閉自在
な供給口であり、供給時以外は蓋３５によって密閉され
ている。

この構成においては、各電気ヒータ２４，２５に供電し
てエチレングリコール２３を加熱し、所定温度になった
ところで給水パイプ３２から流通パイプ３０へと水を供
給すると、水が流通パイプ３０を通過するときに高温化
したエチレングリコール２３と熱交換して高温化し、給
湯パイプ３３から給湯蛇口へ温水として供給される。こ
のとき１、各電気ヒータ２４，２５はエチレングリコー
ル２３で包み込まれているから、エチレングリコール２
３の加熱は効率よく行われる。また、エチレングリコー
ル２３の比熱は小さいので、流通パイプ３０を介しての
水との熱交換を効率よく行うことができ、エチレングリ
コール２３を徐々に加熱して蓄熱状態となしたうえ、水
を流通パイプ３０に供給しても、その温水化が可能であ
る。したがって、各電気ヒータ２４，２５における消費
電力を節約することができる。さらに、エチレングリコ
ール２３の温度を充分に高くしておけば、温水ではなく
蒸気を供給することも可能である。

なお、エチレングリコール２３は密封状態にあるととも
に不揮発性であるから、その収容量が減少することはな
いが、万一減少した場合には供給口３４から本体２１内
へ供給してやればよい。さらに、エチレングリコール２
３の上面を、これより比重が小さくかつ沸点かほぼ等し
い流体物で被えば、前述したエチレングリコール２３の
減少をより一層効果的に防止することができる。

このようにして、本発明によれば、加熱媒体として、エ
チレングリコールのような高沸点かつ低凝固点を有する
液体を用い、熱源としての電気ヒータを加熱媒体液中に
配設したので、小熱源であっても立上りが早く、加熱媒
体液のＮ熱作用のほか、熱交換か高温で行われるため熱
効率に腓れ、凝固点か低いため凍結事故がな（、また加
熱媒体液は遊離酸素を含まないため、従来耐久性に難が
あった電気ヒータの寿命を著しく長くすることができ、
熱交換器の維持管理が容易となるなどの著効を奏する。

以上本発明につき好適な実施例を挙げて種々説明したが
、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、発明
の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を旅し得るのは
もちろんのことである。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の実施例を示し、第１図は温風機の原理
説明図、第２図は熱源の縦断面図、第３図は床暖房の原
理説明図、第４図は加熱媒体を介して他の液体を加熱す
るものの内部構造図である。１・・・循環管路、　　　ｌａ・・・加熱媒体。２・・・枠体、　　３・・・熱源、　　　３ａ・・・筐
体、　　　３ｂ・・・電気ヒータ、　　　３ｃ・・・・
外管、　　　３ｄ・・・抵抗発熱体、　　　３ｅ・・・
フランジ、　　４・・・フィン、　　５・・・ファン。１０・・・循環管路、　　１１・・・熱源、１２・・・
金属放熱板、　　１３・・・ポンプ、１４・・・静流タ
ンク、　　１５・・・三方弁、１６・・・短絡路、　　
２１・・・本体、　　２２・・・断熱材、　　２３・・
・エチレングリコール。２４．２５・・・電気ヒータ、　　　２６，２７゜２８
．２９・・・固定板、　　３０・・・流通パイプ、　　
３２・・・給水パイプ、　　３３・・・給油パイプ、　
　３４・・・供給口、　　３５・・・蓋。特許出願人宮用　隆第１図第２図１　　↑ 第３図２じノ

Claims

【特許請求の範囲】

１、高沸点かつ低凝固点を有する液体を加熱し、加熱さ
れた該液体が熱媒体となる熱交換器において、熱源とし
ての電気ヒータが前記液体に包まれて成る熱交換器。