JP2010249414A - 熱交換器 - Google Patents

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Abstract

【課題】 スチームロッキング現象を防止して、伝熱管で発生したドレンをドレン出口室に速やかに流下させることのできる熱交換器を提供する。
【解決手段】 被加熱流体が流入する被加熱流体入口２と被加熱流体が流出する被加熱流体出口３とを備えたシェル１の内部に複数の伝熱管５を配置し、伝熱管５の端部を管板７に貫通固定し、上部に蒸気が流入する蒸気入口１０と下部にドレンが流出するドレン出口１１とを備えた仕切室ケース８，９で管板７の端面を覆い、管板７と仕切室ケース８，９の間の仕切室を蒸気入口が開口する蒸気入口室１２とドレン出口が開口するドレン出口室１３に仕切る仕切板１４を設けたものにおいて、仕切板１４に蒸気入口室１２とドレン出口室１３を連通する開口１５を設け、蒸気入口室１２で蒸気の凝縮したドレンをドレン出口室１３に排出するスチームトラップ１６を仕切板１４の開口１５に接続する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、シェルの内部に配置された複数の伝熱管の内側を流れる加熱流体としての蒸気と伝熱管の外側でシェルの内側を流れる被加熱流体との間で熱交換を行なう熱交換器に関する。
従来の熱交換器は、例えば特許文献１に開示されている。これは、被加熱流体が流入する被加熱流体入口と被加熱流体が流出する被加熱流体出口とを備えたシェルの内部に複数の伝熱管を配置し、伝熱管の端部を管板に貫通固定し、上部に蒸気が流入する蒸気入口と下部にドレンが流出するドレン出口とを備えた仕切室ケースで管板の端面を覆い、管板と仕切室ケースの間の仕切室を蒸気入口が開口する蒸気入口室とドレン出口が開口するドレン出口室に仕切る仕切板を設けたものである。この特許文献１には開示されていないが、仕切板には蒸気入口室で蒸気の凝縮したドレンをドレン出口室に流下させるためのウィープホールが備えられる。
特開平５−３４０８４号公報
上記従来の熱交換器においては、蒸気入口室で蒸気の凝縮したドレンが少ない場合、蒸気がウィープホール通してドレン出口室に漏出し、このドレン出口室に漏出した蒸気によりスチームロッキング現象を生じて伝熱管で蒸気の凝縮したドレンがドレン出口室に流下できなくなる問題点があった。
したがって本発明が解決しようとする課題は、スチームロッキング現象を防止して、伝熱管で蒸気の凝縮したドレンをドレン出口室に速やかに流下させることのできる熱交換器を提供することである。
上記の課題を解決するために、本発明の熱交換器は、被加熱流体が流入する被加熱流体入口と被加熱流体が流出する被加熱流体出口とを備えたシェルの内部に複数の伝熱管を配置し、伝熱管の端部を管板に貫通固定し、上部に蒸気が流入する蒸気入口と下部にドレンが流出するドレン出口とを備えた仕切室ケースで管板の端面を覆い、管板と仕切室ケースの間の仕切室を蒸気入口が開口する蒸気入口室とドレン出口が開口するドレン出口室に仕切る仕切板を設けたものにおいて、仕切板に蒸気入口室とドレン出口室を連通する開口を設け、蒸気入口室で蒸気の凝縮したドレンをドレン出口室に排出するスチームトラップを仕切板の開口に接続したことを特徴とするものである。
本発明によれば、仕切板に蒸気入口室とドレン出口室を連通する開口を設け、蒸気入口室で蒸気の凝縮したドレンをドレン出口室に排出するスチームトラップを仕切板の開口に接続したことにより、蒸気入口室で蒸気の凝縮したドレンがスチームトラップに流入してくるとスチームトラップが開弁してドレンをドレン出口室に排出し、蒸気入口室の蒸気がスチームトラップに流入してくるとスチームトラップが閉弁して蒸気のドレン出口室への漏出を防止するので、スチームロッキング現象を防止して、伝熱管で蒸気の凝縮したドレンをドレン出口室に速やかに流下させることができるという効果を奏する。
本発明の実施の形態に係わる熱交換器としてのケトル式リボイラの断面図である。 図１のスチームトラップの断面図である。
以下、本発明の実施の形態について、図１と図２を参照して説明する。概略円筒形のシェル１は右側下部に被加熱流体が流入する被加熱流体入口２と中央上部に被加熱流体が流出する被加熱流体出口３と左側下部に被加熱流体が流出するブロー口４を備え、内部に長手方向に延びる複数の伝熱管５を配置している。伝熱管５はＵ字管形で堰６の手前でＵ字形に曲がっている。伝熱管５の曲がり部の反対側の端部は円板状の管板７に貫通固定する。管板７の端面は仕切室ケース８，９で覆う。仕切室ケース８は中央上部に蒸気が流入する蒸気入口１０と中央下部にドレンが流出するドレン出口１１とを備える。管板７と仕切室ケース８，９の間に形成される仕切室１２，１３を蒸気入口１０が開口する蒸気入口室１２とドレン出口１１が開口するドレン出口室１３に仕切る平板状の仕切板１４を設ける。
仕切板１４に蒸気入口室１２とドレン出口室１３を連通する開口１５を設ける。蒸気入口室１２で蒸気の凝縮したドレンをドレン出口室１３に排出するスチームトラップ１６を仕切板１４に溶接により固定して仕切板１４の開口１５に接続する。参照番号１７はシェル１の長手方向を分割して被加熱流体の流れを規定する複数のバッフル板である。蒸気入口１０から蒸気入口室１２に供給された蒸気は管板７を介して各伝熱管５に分配され、各伝熱管５の内側を流れるときに、被加熱流体入口２から流入し各伝熱管５の外側でシェル１の内側を流れる被加熱流体との間で熱交換する。熱交換により伝熱管５の内側で蒸気の凝縮したドレンはドレン出口室１３に流下してドレン出口１１から流出する。熱交換により伝熱管５の外側でジェル１の内側で気化した被加熱流体は被加熱流体出口３から流出し、熱交換により伝熱管５の外側でジェル１の内側で気化しきれない被加熱流体は堰６を越えてブロー口４から流出する。蒸気入口室１２で蒸気の凝縮したドレンはスチームトラップ１６によりドレン出口室１３に排出されドレン出口１１から流出する。
仕切板１４の開口１５に接続するスチームトラップ１６は、図２のようにフリーフロート式スチームトラップを例示したものであるが、本発明は図示の形式に限定されるものではなく、レバーフロート式、バケット式、バイメタル式、膨脹収縮媒体式、ディスク式等のあらゆる形式のものを用いることができる。フリーフロート式スチームトラップのケーシングは本体２１とこの本体２１にボルトで締結した蓋体２２とで形成し、内部に弁室２３を備える。本体２１は上部の入口２４と下部の出口通路２５及び出口２６を備え、入口２４は弁室２３の上部に連通する。また、入口２４は熱交換器の仕切板１４の開口１５に連通する。弁室２３下部側壁の蓋体２２に弁孔２７を開けた弁座２９をねじ結合する。弁孔２７は斜め下方に向けて開口する。蓋体２２は出口通路３０を有し、弁室２３の下部は弁孔２７から出口通路３０，２５を介して出口２６に連通する。
弁室２３内に弁孔２７を開閉する中空球形のフロート３１を自由状態で配置する。フロート３１が弁孔２７を閉じた位置で当接する二股のフロート座３２をフロート３１の下方に設ける。弁室２３内に温度応動部材としてのバイメタル３３を配置する。バイメタル３３は断面形状がほぼＵ字状で一端側をビス３４で蓋体２２に固定する。バイメタル３３は高温時にＵ字状が狭まるように変形してフロート３１に干渉しないと共に、低温時にＵ字状が拡がるように変形してフロート３１を右側に押し退けて弁孔２７を開ける。弁室２３のフロート３１の上流側に異物捕捉用のキャップ状のフィルタ３５をビス３６で固定する。
スチームトラップ１６は、弁室２３内が低温の場合、バイメタル３３はＵ字状が拡がるように変形してフロート３１を押し退けて弁孔２７を開ける。これにより、弁室２３に流入する低温の空気とドレンを弁孔２７から出口２６を通してドレン出口室１３に排出する。低温の空気とドレンの排出によって弁室２３内に流入するドレンの温度が高くなると、バイメタル３３はＵ字状が狭まるように変形してフロート３１に干渉しなくなる。弁室２３にドレンが流入するとフロート３１が浮上して弁孔２７を開口し、ドレンを弁孔２７から出口２６を通してドレン出口室１３に排出する。弁室２３に蒸気が流入するとフロート３１が降下して弁孔２７を閉口し、蒸気の漏出を防止する。これにより、スチームロッキング現象を防止して、伝熱管５で発生したドレンをドレン出口室１３に速やかに流下させることができる。
本発明の熱交換器は、ケトル式リボイラ、給水加熱器、蒸発器、空調器等として利用することができる。
１ シェル
２ 被加熱流体入口
３ 被加熱流体出口
４ ブロー口
５ 伝熱管
７ 管板
８，９ 仕切室ケース
１０ 蒸気入口
１１ ドレン出口
１２ 蒸気入口室
１３ ドレン出口室
１４ 仕切板
１５ 開口
１６ スチームトラップ

Claims (1)

  1. 被加熱流体が流入する被加熱流体入口と被加熱流体が流出する被加熱流体出口とを備えたシェルの内部に複数の伝熱管を配置し、伝熱管の端部を管板に貫通固定し、上部に蒸気が流入する蒸気入口と下部にドレンが流出するドレン出口とを備えた仕切室ケースで管板の端面を覆い、管板と仕切室ケースの間の仕切室を蒸気入口が開口する蒸気入口室とドレン出口が開口するドレン出口室に仕切る仕切板を設けたものにおいて、仕切板に蒸気入口室とドレン出口室を連通する開口を設け、蒸気入口室で蒸気の凝縮したドレンをドレン出口室に排出するスチームトラップを仕切板の開口に接続したことを特徴とする熱交換器。
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