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公開番号2023084630
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-06-19
出願番号2021209950
出願日2021-12-07
発明の名称高効率輻射熱交換槽
出願人個人
代理人
主分類F28F 21/06 20060101AFI20230612BHJP(熱交換一般)
要約【課題】かけ流し排温泉水や工場温排温水を熱源とし、熱交換率が85～100%であるコンパクトで極めて高効率な輻射熱交換槽を提供する。
【解決手段】内径が3mm～6mmで、樹脂管長が80m～240mである架橋ポリエチレン管ソケットゴム紐からなるプレートを並列に繋ぎ合わせて、また、熱交換槽内で、それを垂直に配置することによって、熱源から輻射熱を効率よく取り込み、また、熱源の流速と対象の媒体の流速を同程度とすることによって、極めて高い熱交換率を有する熱交換槽を提供する。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
内径が３ｍｍ～６ｍｍである架橋ポリエチレン管がソケットゴム紐にはめ込まれ、それが２０ｍから６０ｍの長さで同心円状に巻き込まれている架橋ポリエチレン管ソケットゴム紐からなるプレートで、それらをニップル等で繋ぎ合わせ、全長８０ｍ～２４０ｍである輻射熱交換プレート器が少なくとも４並列から１２８並列である輻射熱交換槽であり、熱交換率が８５～１００％である高効率輻射熱交換槽
続きを表示（約 430 文字）【請求項２】
架橋ポリエチレン管ソケットゴム紐プレートの架橋ポリエチレン管断面積の総和が６４πｃｍ
２
～４００πｃｍ
２
であって、輻射熱交換槽の入口、出口管の断面積が６４πｃｍ
２
～４００πｃｍ
２
であり、繋ぎ合わされた架橋ポリエチレン管出口の流速；Ｐと輻射熱交換槽の入口管の流速；Ｙとの比；Ｙ／Ｐが１．６～０．５である請求項１の高効率輻射熱交換槽
【請求項３】
架橋ポリエチレン管ソケットゴム紐プレートを並列に繋ぎ合わせることによりなる架橋ポリエチレン管全体の管容積の総和；Ｘと繋ぎ合わせた輻射熱交換プレート器の体積を除く輻射熱交換槽の容積；Ｚとの比；Ｚ／Ｘが５～１３である請求項１の高効率輻射熱交換槽
【請求項４】
架橋ポリエチレン管ソケットゴム紐プレートが輻射熱交換槽内で、垂直方向に配置していることを特長とする請求項１の高効率輻射熱交換槽

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂素材の熱交換器に関するもので、工場の排熱や温泉地のかけ流し排温泉水、また、エアコンの室外機、エコキュートのヒートポンプ室外機からの風熱を水または媒体に対して、高効率で熱交換できることを特長とする高効率輻射熱交換槽である。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
「熱交換器」は温度が高い物体から低い物体へ、効率良く熱を伝導させる機器である。エンジンの熱をラジエター液で冷却する、車のラジエターは最も身近な熱交換器である。
【０００３】
熱交換器の種類には、液体から液体に熱交換を行う熱交換器で、筒と管の中に温度が異なる液体を流し、加熱や冷却の熱交換ができる多管式が多く使用されている。プレート式では、気体から気体、液体から液体の熱交換を行う２種類の熱交換器がある。いずれも熱伝熱板となる凸凹形状の金属のプレートを重ね合わせ、温度差を利用して流体が流れる仕組みである。フィンチューブ型熱交換器は、伝熱管に伝熱板を取り付け、面積を増やした熱交換器である。伝熱管内の水・蒸気・油などの液体と、伝熱管外の空気やガスなど気体の熱交換を行うことができる。
【０００４】
熱交換器には、形や素材によって「コイル式」、「渦巻き式」、「ジャケット」、「非金属熱交換器」などがある。非金属タイプとしては、架橋ポリエチレン、ポリプロピレン、ＰＶＤＦ（２フッ化ビニリデン）の樹脂が使用され、各業界で、様々な分野に適用されている。
【０００５】
地中熱交換器として、ポリエチレンパイプが使用されている。地中５０メートルから１００メートルの深さのボーリングを行い、地中熱を水や不凍液、冷媒を用いて、熱交換するものである。
【０００６】
温泉水の熱を利用すべく、金属メッシュ籠に架橋ポリエチレン管を内径約７０ｃｍ程度の巻物としたものを熱交換器として、ＺＯゼネラル社は製品化している。
【０００７】
架橋ポリエチレン管は、紫外線に晒されない条件下においては、５０年間の耐久があることがＪＩＳで謳われており、水道管、温水管として、広く使用されており、４０年間の市場での実績がある。
【０００８】
しかしながら、温泉場では、熱交換率が金属製のプレート式熱交換器に劣るため、コンパクトで、それよりも熱交換率の高い、チタン素材を用いた金属製熱交換器が主流となっている。
【先行技術文献】
【０００９】
架橋ポリエチレンは、ＰＶＣ管や金属管に比べ、低温柔軟性が抜群に優れており、また、曲げ加工を特に必要としないため、住宅室内配管や屋外では、エコキュートの配管材として使用されている。地中の熱を取り出すため、この架橋ポリエチレン素材は、柔軟性と高耐久性の特長を活かして、適用されている。その集熱理論は明確に示されていないが、架橋ポリエチレン管は、実際に樹脂でありながら、循環により、集熱する素材である。
【特許文献】
【００１０】
特許５８１３３８３には、架橋ポリエチレンを用いた地中熱利用システムが開示されている。特許６５９９６７１には、コイル型熱交換器の技術が開示されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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