JP2010145061A

JP2010145061A - 熱媒システム

Info

Publication number: JP2010145061A
Application number: JP2008325141A
Authority: JP
Inventors: Tatsuhiko Kameyama; 達彦亀山
Original assignee: SAMSON CO Ltd
Current assignee: SAMSON CO Ltd
Priority date: 2008-12-22
Filing date: 2008-12-22
Publication date: 2010-07-01

Abstract

【課題】加熱した熱媒油を熱使用部との間で循環させる熱媒システムにおいて、熱媒油の高温酸化を防止する。
【解決手段】熱媒油の加熱を行う熱媒ボイラ１と、熱媒油の流通経路最頂部に設けた熱媒膨張タンク２と、熱媒膨張タンク２からオーバフローした熱媒油をためる熱媒サービスタンク３を持ち、加熱した熱媒油を熱使用部１１との間で循環させるようにしている熱媒システムにおいて、前記熱媒膨張タンク２に向けて窒素ガスを供給する窒素ガス供給装置４と、熱媒膨張タンク２内の圧力が大気圧よりわずかに高い値に設定した設定圧力を保つように窒素ガスの導入を制御する圧力調節装置５と、熱媒膨張タンク２から熱媒サービスタンク３へ熱媒油を逃がす熱媒逃がし経路６に熱媒油による液シール部７を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は加熱した熱媒油を熱使用部との間で循環させることで熱の供給を行っており、熱媒油の熱膨張と収縮による熱媒油量の変化は熱媒膨張タンクで吸収するようにしている熱媒システムに関するものである。

熱使用部で必要とされる温度が高い場合、ボイラの熱媒には熱媒油を使用し、ボイラと熱使用部の間で熱媒油を循環することで熱の供給を行う熱媒システムが使用される。熱媒体として熱媒油を使用することで、蒸気よりも高い温度の熱を供給することができるのであるが、熱媒油は循環使用が前提となり、熱媒油の体積は温度によって増減するため、熱媒油の流通経路最頂部に熱媒膨張タンクを設けておき、熱媒油の体積変化は熱媒膨張タンクで吸収するようにしている。循環使用する熱媒油は、酸化することによって熱媒油としての性能が低下する。そして、酸化は高温の熱媒油が空気に触れることで進行する。熱媒膨張タンクでは、熱媒油は高温であり、空気にも触れるため、熱媒膨張タンク内で熱媒油が酸化することが問題となっていた。
特開平９−２６４６０３号公報

本発明が解決しようとする課題は、加熱した熱媒油を熱使用部との間で循環させる熱媒システムにおいて、熱媒油の高温酸化を防止することにある。

請求項１に記載の発明は、熱媒油の加熱を行う熱媒ボイラと、熱媒油の流通経路最頂部に設けた熱媒膨張タンクと、熱媒膨張タンクからオーバフローした熱媒油をためる熱媒サービスタンクを持ち、加熱した熱媒油を熱使用部との間で循環させるようにしている熱媒システムにおいて、前記熱媒膨張タンクに向けて窒素ガスを供給する窒素ガス供給装置と、熱媒膨張タンク内の圧力が大気圧よりわずかに高い値に設定した設定圧力を保つように窒素ガスの導入を制御する圧力調節装置と、熱媒膨張タンクから熱媒サービスタンクへ熱媒油を逃がす熱媒逃がし経路に熱媒油による液シール部を設けたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、前記の熱媒システムにおいて、熱媒膨張タンク内が負圧になった場合には熱媒膨張タンク内へ外気を導入する真空破壊弁を設けたことを特徴とする。

熱媒逃がし経路を熱媒油で液シールするようにしておくことで、熱媒膨張タンクの気相部は大気から孤立させることができ、熱膨張タンクに窒素ガスを導入しておくことで、熱媒油が空気と接触しなくなるため、熱媒油の酸化を防止することができる。また、熱膨張タンク内の圧力は大気圧よりわずかに高い圧力で維持するようにし、万一窒素ガスの供給が行えないことで熱膨張タンク内が負圧になったとしても、真空破壊弁の作用によって大気圧に戻すことができるため、熱膨張タンクを圧力容器とする必要はない。熱媒膨張タンクが圧力容器になると、設備費用が高くなったり設置場所に苦慮することになるが、熱媒膨張タンクを圧力容器とする必要はないため、設備費用の増大は防止することができる。

本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図１は本発明を実施している熱媒システムのフロー図である。熱媒システムは、熱媒油の加熱を行う複数台の熱媒ボイラ１と、熱媒油の流通経路最頂部に設ける熱媒膨張タンク２と、熱媒ボイラで使用する熱媒油をためる熱媒サービスタンク３を持つ。熱媒ボイラ１で加熱した熱媒油は、熱媒配管８を通じて熱使用部１１へ供給しており、熱使用部１１で熱を使用することで温度の低下した熱媒油は、熱媒ボイラ１へ循環させるようにしている。熱媒配管８の熱使用部１１より下流部分には、熱媒ボイラ１へ熱媒油を戻す経路から分岐させた分岐配管経路を設けており、分岐配管経路の他端は熱媒膨張タンク２に接続している。熱媒膨張タンク２は、熱媒油の流通経路最頂部に設けているものであるが、熱媒膨張タンク２をオーバフローした熱媒油は、熱媒サービスタンク３に逃がすようにしており、熱媒膨張タンク２と熱媒逃がし経路６の間を熱媒逃がし経路６で接続している。熱媒逃がし経路６の先端は、熱媒サービスタンク内下方であって、熱媒サービスタンク３内にためている熱媒油により熱媒逃がし経路６が液シールされる位置とすることで、熱媒逃がし経路６には液シール部７を持たせている。

熱媒膨張タンク２には、窒素ガス供給装置４からの窒素ガスを導入するための窒素供給配管１２を接続しており、窒素供給配管１２の途中に圧力調節装置５を設ける。圧力調節装置５は、圧力スイッチ、電磁弁、リリーフ弁からなっており、熱媒膨張タンク２内の圧力が大気圧よりわずかに高い値に設定した設定圧力を保つように窒素ガスの導入を制御する。熱媒膨張タンク２には、真空破壊弁１０を接続しておき、窒素ガス供給装置４からの窒素ガスが供給できない場合であっても、熱媒膨張タンク２内が負圧になることはないようにしておく。また、熱媒配管８から分岐し、熱媒膨張タンク２に接続している配管経路には、Ｕ字管を設けておき、Ｕ字管によって熱媒膨張タンク２を熱媒ボイラの部分から熱遮断する。

熱媒ボイラ１の運転を行う場合、熱媒サービスタンク３にためておいた熱媒油をあらかじめ熱媒ボイラ１に仕込んでおき、熱媒ボイラ１の燃焼装置を燃焼させることで熱媒油を加熱する。熱媒ボイラ１で温度の上昇した熱媒油は、熱媒配管８を通して熱使用部１１へ送られ、熱使用部１１に熱の供給を行う。熱使用部１１で熱が消費された後の熱媒油は、熱媒ボイラ１へ戻され、熱媒ボイラ１で再び加熱される。熱媒ボイラ１と熱使用部１１の間で熱媒油を循環させることで、連続して熱の供給を行える。

熱媒油は温度が上昇すれば体積が増大し、温度が低下すれば体積は減少するため、熱媒ボイラ１による加熱を行っている時には、熱媒油の加熱による体積上昇で熱媒油量が増加し、熱媒ボイラ１の運転を停止している時には、熱媒油量が減少することになる。熱媒油量が増加した場合には余剰の熱媒油を熱媒膨張タンク２へ送り、熱媒油量が減少した場合には熱媒膨張タンク２の熱媒油を熱媒ボイラ１側へ戻すことで、循環させる熱媒油量を一定に保っている。

熱媒膨張タンク２は、熱媒逃がし経路６によって熱媒サービスタンク３と連通しているが、熱媒逃がし経路６は熱媒油によって液シールする構造としているため、熱媒膨張タンク２は大気から孤立させることができる。熱媒膨張タンク２には、窒素ガス供給装置４からの窒素ガスを導入しておくことで、熱媒膨張タンク２内の熱媒油は空気（酸素）に触れないようにしている。熱媒膨張タンクでは、熱媒油温度の上昇によって熱媒油の液位が上昇し、熱媒膨張タンク内気相部の圧力が高くなると、圧力調節装置５のリリーフ弁を開いて熱媒膨張タンク２内の窒素ガスを排出することで熱媒膨張タンク２内圧力を設定圧力に保つ。逆に、熱媒油温度の低下によって熱媒油の液位が低下し、熱媒膨張タンク内気相部の圧力が低くなると、圧力調節装置５の電磁弁を開いて窒素ガス供給装置４からの窒素ガスを熱媒膨張タンク２内に導入することで、熱媒膨張タンク２内圧力を設定圧力に保つ。熱媒膨張タンク２内は、窒素ガスによって大気圧よりもわずかに高い設定圧力とするようにしおくことで、熱媒膨張タンク２内の気相部は窒素ガス供給装置４からの窒素ガスで充填されており、熱媒膨張タンク２にためられる熱媒油は空気（酸素）には触れないため、熱媒油の高温酸化を防止することができる。

なお、窒素ガス供給装置４は、空気から窒素を分離して供給する窒素分離装置であっても、窒素ガスボンベの窒素を供給するものであってもよいが、装置に故障が発生したりボンベの窒素を使い切った場合など、窒素ガスの供給が行えなくなっている時に、熱媒油の温度が低下することによって熱媒膨張タンク２内が負圧になると、周囲からの圧力によって熱媒膨張タンク２が変形するおそれがある。しかし本発明では、熱媒膨張タンク２に真空破壊弁１０を設けているため、万一熱媒膨張タンク２内が負圧になれば、真空破壊弁１０を通じて外気を導入するため、熱媒膨張タンク２が変形することは防止できる。

熱媒膨張タンク２内は、窒素ガスによって設定圧力に保つものであるが、熱媒油の酸化を防止するためであれば設定圧力は大気圧よりわずかに高い圧力で十分であり、また内部が負圧になることもないため、熱媒膨張タンク２は圧力容器である必要はない。熱媒膨張タンク２を圧力容器とした場合には、設備費用が高くなり、熱媒膨張タンク２は高所に設置するものであるために設置場所にも苦慮することになるが、本発明で必要とされる耐圧レベルは非常に小さなものであるため、設備費用が高くなるといった問題は発生しない。

本発明を実施している熱媒システムのフロー図

符号の説明

１熱媒ボイラ
２熱媒膨張タンク
３熱媒サービスタンク
４窒素ガス供給装置
５圧力調節装置
６熱媒逃がし経路
７液シール部
８熱媒配管
９Ｕ字管
１０真空破壊弁
１１熱使用部
１２窒素供給配管

Claims

熱媒油の加熱を行う熱媒ボイラと、熱媒油の流通経路最頂部に設けた熱媒膨張タンクと、熱媒膨張タンクからオーバフローした熱媒油をためる熱媒サービスタンクを持ち、加熱した熱媒油を熱使用部との間で循環させるようにしている熱媒システムにおいて、前記熱媒膨張タンクに向けて窒素ガスを供給する窒素ガス供給装置と、熱媒膨張タンク内の圧力が大気圧よりわずかに高い値に設定した設定圧力を保つように窒素ガスの導入を制御する圧力調節装置と、熱媒膨張タンクから熱媒サービスタンクへ熱媒油を逃がす熱媒逃がし経路に熱媒油による液シール部を設けたことを特徴とする熱媒システム。
請求項１に記載の熱媒システムにおいて、熱媒膨張タンク内が負圧になった場合には熱媒膨張タンク内へ外気を導入する真空破壊弁を設けたことを特徴とする熱媒システム。