JP2016097319A - 気液分離装置 - Google Patents
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Abstract
Description
熱媒体が循環する熱媒流路(40)に接続されて当該熱媒体の膨張或いは収縮による体積変化を吸収緩和する膨張タンク(120、220)と、
気液分離機構を具備して前記熱媒流路内を循環する熱媒体に含まれる気泡を分離する分離タンク(110、210)とを有し、
前記分離タンクは、前記熱媒流路内に配設され、
前記膨張タンクは、前記分離タンクを介して前記熱媒流路に接続されていることを特徴とする。
前記気液分離機構は、前記分離タンクの内部に流入する熱媒体の流入方向と流速とにより当該分離タンク内に熱媒体の渦流(114)を発生させることを特徴とする。
前記気液分離機構は、前記分離タンクの内部に流入する熱媒体が接触又は通過する多孔体(216)を備えていることを特徴とする。
前記膨張タンクと前記分離タンクとは、上下方向に配設されると共に少なくとも2つの流路(72、73)により互いに連接しており、
上方に位置する前記膨張タンクの内部が熱媒体からなる液層(121、221)とその上方の気層(122、222)とに分離し、下方に位置する前記分離タンクの内部が熱媒体からなる液層(111、211)のみで充填されていることを特徴とする。
前記分離タンク内で分離された気泡は、前記2つの流路のうち第1の流路(73)を介して前記膨張タンク内の気層に流入し、
前記膨張タンク内の液層にある熱媒体は、第2の流路(72)を介して前記分離タンク内に流入することを特徴とする。
前記熱媒流路における前記分離タンクの上流側に配設された流路切替手段(60)と、
当該流路切替手段を介して前記熱媒流路と前記膨張タンクとを連接する第3の流路(71)とを有し、
前記流路切替手段の作用により前記熱媒流路内を循環する熱媒体の一部又は全部が、前記第3の流路を介して前記膨張タンク内の液層に流入することを特徴とする。
本第1実施形態は、着脱式の蓄熱容器を利用した蓄熱システムにおいて、蓄熱材の蓄熱時、及び、蓄熱材の放熱時の熱媒流路に本発明に係る気液分離装置を接続して使用するものである。なお、本第1実施形態においては、蓄熱容器内の蓄熱材として水酸化カルシウム系蓄熱材を使用する。また、本第1実施形態においては、熱媒体として耐熱性のシリコーンオイル系熱媒体を使用する。
まず、熱媒流路内の熱媒体の体積変化を吸収緩和する気液分離装置の第1の作用効果について説明する。図1において、三方弁60の3方向の弁61、62、63を全て解放した状態で、熱供給設備10から蓄熱容器30への熱量Qの蓄熱(吸熱)を行う。まず、流動ポンプ50の作動により、熱媒流路40内を熱媒体が循環する。この状態において、熱供給設備10に設けられた熱交換器(図示せず)により、熱供給設備10の熱量Qが循環する熱媒体に移動する。次に、吸熱した熱媒体は蓄熱容器30まで送られ、蓄熱容器30に設けられた熱交換器(図示せず)により、熱媒体の熱量Qが蓄熱容器30内の蓄熱材(図示せず)に移動して蓄熱される。
次に、熱媒体中に発生する気泡を効率的に除去する気液分離装置の第2の作用効果について説明する。熱媒流路を循環する熱媒体中には、熱媒流路を循環中に高温暴露による劣化で低分子量物質が発生する。この低分子量物質の一部は、熱媒流路を循環中に気化して気泡を発生させて熱媒体に混入している。この熱媒体に混入した気泡は、主に気液分離装置100が有する分離タンク110によって気液分離され、分離タンク110に連通した膨張タンク120によって除去される。
次に、熱媒体中に溶解している低分子量物質を効率的に除去する気液分離装置の第3の作用効果について説明する。熱媒流路を循環する熱媒体中には、熱媒流路を循環中に高温暴露による劣化で低分子量物質が発生する。この低分子量物質の一部は、気化せずに熱媒流路を循環する熱媒体中に溶解している。この熱媒体に溶解する低分子量物質は、主に気液分離装置100が有する膨張タンク120によって除去される。
本第2実施形態は、上記第1実施形態と同様に着脱式の蓄熱容器を利用した蓄熱システムにおいて、蓄熱材の蓄熱時、及び、蓄熱材の放熱時の熱媒流路に本発明に係る気液分離装置を接続して使用するものである。なお、本第2実施形態においては、本発明に係る気液分離装置が有する分離タンクの構造が上記第1実施形態と異なっている。また、本第2実施形態においては、上記第1実施形態と同様に蓄熱容器内の蓄熱材として水酸化カルシウム系蓄熱材を使用する。また、本第2実施形態においては、上記第1実施形態と同様に熱媒体として耐熱性のシリコーンオイル系熱媒体を使用する。
まず、熱媒流路内の熱媒体の体積変化を吸収緩和する気液分離装置の第1の作用効果について説明する。図1において、三方弁60の3方向の弁61、62、63を全て解放した状態で、熱供給設備10から蓄熱容器30への熱量Qの蓄熱(吸熱)を行う。まず、流動ポンプ50の作動により、熱媒流路40内を熱媒体が循環する。この状態において、熱供給設備10に設けられた熱交換器(図示せず)により、熱供給設備10の熱量Qが循環する熱媒体に移動する。次に、吸熱した熱媒体は蓄熱容器30まで送られ、蓄熱容器30に設けられた熱交換器(図示せず)により、熱媒体の熱量Qが蓄熱容器30内の蓄熱材(図示せず)に移動して蓄熱される。
次に、熱媒体中に発生する気泡を効率的に除去する気液分離装置の第2の作用効果について説明する。熱媒流路を循環する熱媒体中には、熱媒流路を循環中に高温暴露による劣化で低分子量物質が発生する。この低分子量物質の一部は、熱媒流路を循環中に気化して気泡を発生させて熱媒体に混入している。この熱媒体に混入した気泡は、主に気液分離装置200が有する分離タンク210によって気液分離され、分離タンク210に連通した膨張タンク220によって除去される。
次に、熱媒体中に溶解している低分子量物質を効率的に除去する気液分離装置の第3の作用効果について説明する。熱媒流路を循環する熱媒体中には、熱媒流路を循環中に高温暴露による劣化で低分子量物質が発生する。この低分子量物質の一部は、気化せずに熱媒流路を循環する熱媒体中に溶解している。この熱媒体に溶解する低分子量物質は、主に気液分離装置200が有する膨張タンク220によって除去される。
(1)上記各実施形態においては、いずれも、脱着式の蓄熱容器を利用した蓄熱システムに使用される気液分離装置について説明する。しかし、本発明に係る気液分離装置は、これに限定されるものではなく、熱供給設備と熱需要設備との間を直接循環する熱媒流路に使用されるものであってもよい。
(2)上記各実施形態においては、いずれも、熱供給設備が放出する廃熱の温度が400℃を超える高温であり、この高温の廃熱を利用するために化学蓄熱材として水酸化カルシウム系蓄熱材を採用するものであるが、これに限定されるものではなく、熱供給設備が放出する熱量の温度に合わせて蓄熱材の種類を適宜選定することにより、様々な温度領域の熱量に対しても本発明を適用することができる。
(3)上記各実施形態においては、いずれも、分離タンクの構造を円柱状部分と半球状部分からなるものとするが、これに限定されるものではなく、気液分離した気泡を膨張タンクに流出できるものであれば、どのような構造であってもよい。
(4)上記各実施形態においては、いずれも、還流流路を流れる熱媒体の流れ方向を制御することについて説明していないが、熱媒流路の分岐点或いは還流流路内に熱媒体が一定方向に流れるように整流器などを設けるようにしてもよい。
(5)上記第1実施形態においては、熱媒流路から分離タンク内に流入する熱媒体の流入方向と流速により渦流を形成し、その遠心力により気液分離を行うようにしたものである。しかし、これに限定されるものではなく、駆動式の撹拌機構により渦流を発生させ気液分離するようにしてもよい。
(6)上記第2実施形態においては、多孔板の細孔を通過する熱媒体の通過抵抗により気液分離を行うようにしたものである。しかし、多孔板に限定されるものではなく、分離膜、メッシュなど微細な細孔を無数に有する多孔体であって、通過抵抗或いは接触抵抗により気液分離できるものであればどのようなものを使用してもよい。
20…熱需要設備、
30…蓄熱容器、
40…熱媒流路、41…分岐点、
50…流動ポンプ、
60…三方弁、61、62、62…弁、
71、72…還流流路、73…気体流路、
100、200…気液分離装置、
110、210…分離タンク、
120、220…膨張タンク、
110a、110b、110c、210a、210b、210c…開口部、
111、121、211、221…液層、
122、222…気層、
112、212…円柱状部分、113、213…半球状部分、
114…渦流、115、215…気泡、
216…多孔板。
Claims (6)
- 熱媒体が循環する熱媒流路に接続されて当該熱媒体の膨張或いは収縮による体積変化を吸収緩和する膨張タンクと、
気液分離機構を具備して前記熱媒流路内を循環する熱媒体に含まれる気泡を分離する分離タンクとを有し、
前記分離タンクは、前記熱媒流路内に配設され、
前記膨張タンクは、前記分離タンクを介して前記熱媒流路に接続されていることを特徴とする気液分離装置。 - 前記気液分離機構は、前記分離タンクの内部に流入する熱媒体の流入方向と流速とにより当該分離タンク内に熱媒体の渦流を発生させることを特徴とする請求項1に記載の気液分離装置。
- 前記気液分離機構は、前記分離タンクの内部に流入する熱媒体が接触又は通過する多孔体を備えていることを特徴とする請求項1に記載の気液分離装置。
- 前記膨張タンクと前記分離タンクとは、上下方向に配設されると共に少なくとも2つの流路により互いに連接しており、
上方に位置する前記膨張タンクの内部が熱媒体からなる液層とその上方の気層とに分離し、下方に位置する前記分離タンクの内部が熱媒体からなる液層のみで充填されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の気液分離装置。 - 前記分離タンク内で分離された気泡は、前記2つの流路のうち第1の流路を介して前記膨張タンク内の気層に流入し、
前記膨張タンク内の液層にある熱媒体は、第2の流路を介して前記分離タンク内に流入することを特徴とする請求項4に記載の気液分離装置。 - 前記熱媒流路における前記分離タンクの上流側に配設された流路切替手段と、
当該流路切替手段を介して前記熱媒流路と前記膨張タンクとを連接する第3の流路とを有し、
前記流路切替手段の作用により前記熱媒流路内を循環する熱媒体の一部又は全部が、前記第3の流路を介して前記膨張タンク内の液層に流入することを特徴とする請求項5に記載の気液分離装置。
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JPS6038008A (ja) * | 1983-08-11 | 1985-02-27 | Hitachi Metals Ltd | 空気分離装置 |
JP2001276505A (ja) * | 2000-03-31 | 2001-10-09 | Osaka Gas Co Ltd | 気泡除去装置 |
JP2003300063A (ja) * | 2002-04-05 | 2003-10-21 | Taikisha Ltd | 溶存酸素除去装置、及び、それを用いた熱媒水循環設備 |
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