JP2013002715A - 熱交換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 単位時間当りの熱交換量を十分に確保できる熱交換装置を得ること。
【解決手段】
反応釜１のジャケット部１１に冷却流体供給管２３と蒸気供給管３を接続する。反応釜１の内部に第２の熱交換器３１を取り付ける。ジャケット部１１の外側に副熱交換器２７を取り付ける。副熱交換器２７の上下を循環ポンプ２８を介在して反応釜１内と接続する。気液分離器４の下部に蒸気トラップ２５を接続する。蒸気圧力調節弁７と気液分離器４の間に、流体供給管６を接続する。流体供給管６には液体エゼクタ２０を介在する。液体エゼクタ２０の吸込室２２を蒸気トラップ２５の出口側と接続する。
ジャケット部１１の内側は反応釜１を熱交換すると共に、第２の熱交換器３１でも熱交換し、また、ジャケット部１１の外側は副熱交換器２７を熱交換する。
【選択図】
図１

Description

本発明は、熱交換器内で被熱交換物を間接的に熱交換して、被熱交換物を加熱又は冷却する熱交換装置に関する。

従来の熱交換装置は、熱交換室をエゼクタと連通して、当該エゼクタにタンクを介して循環ポンプと接続すると共に、当該タンクへ冷却水を供給することによるタンク内水温の制御部を設けることによって、蒸気の急凝縮に起因するハンマー現象に伴う振動や衝撃を防止することができるものである。

上記従来の熱交換装置では、加熱又は冷却時に、単位時間当りの熱交換量を十分に確保することができないために、熱交換効率をある程度以上に向上させることができない問題があった。

特公平５−３４０５４号公報

解決しようとする課題は、単位時間当りの熱交換量を十分に確保できるようにして、熱交換効率を向上させることである。

本発明は、被熱交換物を加熱あるいは冷却する熱交換器と、当該熱交換器の熱交換部材に冷却用の流体を供給する冷却流体供給管と、加熱用の蒸気を供給する蒸気供給管と、熱交換器の熱交換部材内の流体を吸引する吸引手段を接続したものにおいて、熱交換器の内部に第２の熱交換器を配置すると共に、熱交換部材の内側と外側の両方に熱交換器を配置したものである。

本発明は、熱交換器の内部に第２の熱交換器を配置すると共に、熱交換部材の内側と外側の両方に熱交換器を配置したことにより、熱交換するための面積を増大することができ、単位時間当たりの熱交換量を十分に確保して、熱交換効率を向上させることができる。

本発明に係る熱交換装置の実施例を示す構成図。

本発明は、熱交換部材の内側と外側の双方に熱交換器を配置するものであるが、例えば、熱交換器が反応釜である場合は、熱交換部材をジャケット部とし、一方、ジャケット部の外側に副熱交換器を取り付けることができる。

図１において、熱交換器としての反応釜１と、反応釜１の外周に配置した熱交換部材としてのジャケット部１１と、ジャケット部１１の下端と接続した吸引手段２と、ジャケット部１１の外側に配置した副熱交換器２７、及び、反応釜１の内部に取り付けた第２の熱交換器３１とで熱交換装置を構成する。

蒸気供給管３は図示しないボイラー等の蒸気源と接続すると共に、蒸気圧力調節弁７と開閉弁８を取り付け、流体供給管６を接続し、更に気液分離器４を取り付けて、熱交換器としての反応釜１のジャケット部１１と接続する。

ジャケット部１１の右側上部に冷却流体供給管２３を接続する。この冷却流体供給管２３からジャケット部１１に冷却流体を供給することによって、反応釜１を加熱に代えて冷却することができるものである。

ジャケット部１１の外側に配置した副熱交換器２７は、半円状のパイプをジャケット部１１の外側に螺旋状に巻き付けて形成する。反応釜１の下方に循環ポンプ２８を配置して反応釜１内と接続し、この循環ポンプ２８の吐出管２９を副熱交換器２７の下端部と連通し、副熱交換器２７の上端部を管路３０によって反応釜１の上部から反応釜１内と接続する。

反応釜１の内部に第２の熱交換器３１を取り付ける。第２の熱交換器３１は直管のパイプ状で、上端に管路３２を介在して、冷却流体供給管２３と蒸気供給管３を接続する。第２の熱交換器３１の下端は、ジャケット部１１と連通させる。本実施例においては、第２の熱交換器３１を１本だけ取り付けた例を示したが、第２の熱交換器３１は複数本を取り付けることができるものである。

循環ポンプ２８を駆動することにより、反応釜１内の被熱交換物がこの循環ポンプ２８によって反応釜１内から副熱交換器２７を通って再度、反応釜１内へと循環されるものである。本実施例においては、熱交換部材としてのジャケット部１１の内側に熱交換器としての反応釜１と、ジャケット部１１の外側に副熱交換器２７を配置したことによって、ジャケット部１１の両面で被熱交換物が熱交換され、熱交換するための面積を増大することができ、単位時間当たりの熱交換量を十分に確保して、熱交換効率を向上させることができる。また、第２の熱交換器３１を取り付けたことで、更に熱交換効率を向上させることができる。

反応釜１のジャケット部１１の下端を、蒸気トラップ１２とバルブ１３を介して吸引手段２のエゼクタ１４と接続する。吸引手段２は、エゼクタ１４とタンク５と循環ポンプ１５に循環路１６を介して接続した組み合わせポンプとして構成する。エゼクタ１４はタンク５内の流体を循環ポンプ１５で循環して通過させることにより、その流体温度に応じた吸引力を生じるものである。

循管路１６を分岐して、余剰流体排出管９と流体供給管６を連通する。余剰流体排出管９には開閉弁１０を取り付けて、図示しないタンク５内のレベル計と連動してタンク５内の液位を所定レベルに維持する。

流体供給管６は、組み合わせポンプ２の循環流体の一部を蒸気供給管３の上部から矢印方向に供給するものであり、途中に液体エゼクタ２０とストレーナ１８と弁手段１９とを取り付ける。液体エゼクタ２０の吸込室２２を、管路２４を介して蒸気トラップ２５の出口側と接続する。

流体供給管６に取り付けたストレーナ１８は、一般的にＹ型ストレーナと呼ばれているもので、内部に円筒状の漉し板と漉し網からなるスクリーン部材を有しており、このスクリーン部材を流体が流下することによって、流体中に混入していた錆やスケール等の異物を漉し取ることができ、異物の漉し取られた流体だけが弁手段１９側へ流下することができるものである。

ストレーナ１８のブロー通路１７に自動開閉弁２６を接続する。ブロー通路１７は、ストレーナ１８の入口側と連通しており、スクリーン部材で漉し取られてスクリーン部材内壁に付着している異物をこのブロー通路１７から外部へ排除することができる。従って、自動開閉弁２６を開弁することによって、ストレーナ１８へ流入した流体はスクリーン部材に付着している異物をブローしてブロー通路１７と自動開閉弁２６から系外へ排除される。

流体供給管６と反応釜１のジャケット部１１の間に気液分離器４を配置する。気液分離器４は、従来から用いられている型式のもので良く、遠心力を利用したものや衝突板に衝突させるもの、あるいは、フィルターを用いたもの等適宜用いることができる。気液分離器４の下部に蒸気トラップ２５を取り付け、管路２４を介して液体エゼクタ２０と連通する。蒸気トラップ２５は、蒸気は通過させることがなく、液体としての復水だけを流下させる自動弁の一種であり、気液分離器４で分離された液体としての復水を出口側へ排出するものである。なお、吸引手段２のタンク５の上部には冷却流体補給管２１を接続する。

反応釜１内の図示しない被加熱物を加熱する場合、蒸気供給管３から加熱用の蒸気をジャケット部１１と第２の熱交換器３１に供給すると共に、循環ポンプ１５を駆動してエゼクタ１４で吸引力を発生させる。

この場合、加熱用の蒸気は蒸気圧力調節弁７で所定の圧力まで減圧されるが、圧力が減圧されても保有している熱量はほとんど減少することが無いために、減圧蒸気は過熱蒸気となる。しかしながら、流体供給管６から循環流体の一部が過熱蒸気中に供給されることによって、気液分離器４を流下する間までに過熱蒸気は飽和温度蒸気まで減温される。流体供給管６から供給される流体の量は、弁手段１９の開度を適宜調整することにより、制御することができる。

気液分離器４で循環流体と蒸気の混合流体はそれぞれ気液分離され、飽和温度となった蒸気はジャケット部１１と第２の熱交換器３１に供給されて反応釜１内の被加熱物を加熱すると共に、分離された液体即ち復水は蒸気トラップ２５を通って液体エゼクタ２０に吸引される。

１ 反応釜
２ 吸引手段
３ 蒸気供給管
４ 気液分離器
５ タンク
６ 流体供給管
１１ ジャケット部
１４ エゼクタ
１５ 循環ポンプ
１７ ブロー通路
１８ ストレーナ
１９ 弁手段
２０ 液体エゼクタ
２３ 冷却流体供給管
２７ 副熱交換器
２８ 循環ポンプ
３１ 第２の熱交換器

Claims (1)

1. 被熱交換物を加熱あるいは冷却する熱交換器と、当該熱交換器の熱交換部材に冷却用の流体を供給する冷却流体供給管と、加熱用の蒸気を供給する蒸気供給管と、熱交換器の熱交換部材内の流体を吸引する吸引手段を接続したものにおいて、熱交換器の内部に第２の熱交換器を配置すると共に、熱交換部材の内側と外側の両方に熱交換器を配置したことを特徴とする熱交換装置。

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