JP5855929B2 - 熱交換器 - Google Patents

Description

本発明は、各種蒸気使用装置で使用されて残った蒸気や、高温ドレンから発生した再蒸発蒸気などを、水などの冷却流体で熱交換して凝縮させることによって、モヤモヤと立ち込める蒸気を無くしたり、あるいは、冷却流体を熱交換して温度上昇した温水を別途使用して蒸気の保有熱を有効利用するものに関する。

従来の熱交換器は、主流体の通過する導管内にスパイラルエレメントを配設して、このスパイラルエレメントの外周に注入口を設けたもので、主流体を冷却水とし、注入口から蒸気を注入することによって、蒸気を冷却水で熱交換して凝縮することができるものである。

上記従来の熱交換器では、熱交換容器の内部へ空気が混入しても、その空気を外部へ排出することができない問題があった。熱交換容器の内部に空気が存在すると、蒸気と冷却水の伝熱係数が極端に低下してしまい、熱交換効率が悪化してしまうのである。

特公昭６３−３４７７４号公報

解決しようとする課題は、熱交換容器内へ混入した空気を外部へ確実に排出することができるようにして、熱交換効率の低下を防止すること。

本発明は、熱交換容器に蒸気と冷却流体を供給して、蒸気を冷却流体で熱交換することにより凝縮させるものにおいて、熱交換容器内の中心部に円筒パイプ状で上下端開放状態の大気開放管を配置して、大気開放管の内部下方に、上端開放状態のオーバーフロー管を配置し、オーバーフロー管の上端を大気開放管の底部より所定距離だけ高い位置に開口すると共に、熱交換容器に外部と連通する逆止弁を取り付けて、逆止弁の開弁圧力を、オーバーフロー管の上端の所定距離の高さに相当する水頭圧とほぼ同じにしたものである。

本発明は、熱交換容器に外部と連通する逆止弁を取り付けたことにより、熱交換容器内へ空気が混入して内部圧力が所定値まで高くなると、逆止弁が自動的に開弁して空気を外部へ排出することができる。

本発明の熱交換器の実施例を示す構成図。

逆止弁としては従来から使用されているものを用いることができるが、その開弁圧力が０．００１ＭＰａとか０．００２ＭＰａ程度の低圧力で開弁することができるものが好適である。

図１において、熱交換容器１と、凝縮させるべく蒸気を供給する蒸気供給管２と、熱交換容器１内に配置した冷却流体管３と、熱交換容器１の上方に配置した逆止弁、及び、熱交換容器１に接続した液体圧送ポンプ５とで熱交換器を構成する。

熱交換容器１内の中心部に円筒パイプ状で上下端開放状態の大気開放管６を設ける。大気開放管６の外周に、銅製長尺パイプをコイル状に形成した冷却流体管３を配置し、この冷却流体管３の下端に冷却流体供給管７を接続すると共に、上端を温水排出管８と接続する。冷却流体供給管７から供給される冷却流体が、冷却流体管３を通って排出管８へと至るものである。

大気開放管６の内部下方に、上端開放状態のオーバーフロー管９を配置する。オーバーフロー管９の上端１１を大気開放管６の底部より所定距離だけ高い位置に開口する。この所定距離は、水頭圧で０．００１５ＭＰａ程度に相当する距離が好適である。

熱交換容器１の上方に逆止弁４を配置する。逆止弁４は、熱交換容器１から外部への流体の通過は許容する、反対方向の流体の通過は阻止するもので、その開弁圧力が０．００１ＭＰａとか０．００２ＭＰａ程度の低圧力で開弁するものを取り付ける。

蒸気供給管２は、図示しない蒸気使用装置の出口側や再蒸発タンク等と接続して、凝縮すべく蒸気を熱交換容器１内に供給する。蒸気供給管２から熱交換容器１内へ流入した蒸気は、冷却流体管３で冷却されて凝縮しドレンとなって底部のドレン溜部１０に滴下する。

ドレン溜部１０のドレンは、大気開放管６内を上昇して、オーバーフロー管９の上端１１から下方に設置した液体圧送ポンプ５へと流下する。

液体圧送ポンプ５は、液体流入口２５と液体流出口２６、及び、高圧圧送流体導入口２７と高圧圧送流体排出口２８を有し、液体流入口２５を通路３５によってオーバーフロー管９の下部と接続する。通路３５には、一方方向の流体の通過のみを許容する逆止弁２９を取り付ける。この逆止弁２９は、オーバーフロー管９から液体圧送ポンプ５への流体の通過を許容し、反対方向の通過は阻止するものである。

液体圧送ポンプ５の液体流出口２６にも逆止弁３０を介して液体排出管３１を接続すると共に、高圧圧送流体導入口２７には高圧蒸気管３２を接続する。一方、高圧圧送流体排出口２８は均圧管３３によって熱交換容器１の側部と連通する。

液体圧送ポンプ５は、内部に配置した図示しないフロートが下方部に位置する場合に、高圧圧送流体導入口２７を閉口し、一方、高圧圧送流体排出口２８を開口して、熱交換容器１の下部に溜まった液体を逆止弁２９と液体流入口２５を通して液体圧送ポンプ５内に流下させる。そして、液体圧送ポンプ５内に液体が溜まって図示しないフロートが所定上方部に位置すると、高圧圧送流体排出口２８を閉口し、一方、高圧圧送流体導入口２７を開口して、高圧蒸気管３２から高圧圧送用蒸気を内部に流入させることにより、内部に溜まった液体を液体流出口２６と逆止弁３０と液体排出管３１を通して系外へ排出する。

液体が高圧蒸気で圧送されて液体圧送ポンプ５内の液位が低下すると、再度、高圧圧送流体導入口２７を閉口し、高圧圧送流体排出口２８を開口することにより、液体流入口２５から液体を内部へ流下させる。このような作動サイクルを繰り返すことにより、液体圧送ポンプ５は熱交換容器１からの液体を外部へ排出する。

蒸気供給管２から熱交換容器１内へ供給される蒸気に空気が混入して内部圧力が所定値まで高くなると、熱交換容器１の上方に取り付けた逆止弁４が自動的に開弁して空気を外部へ排出することができる。

１ 熱交換容器
２ 蒸気供給管
３ 冷却流体管
４ 逆止弁
５ 液体圧送ポンプ
６ 大気開放管
７ 冷却流体供給管
８ 温水排出管
９ オーバーフロー管
２５ 液体流入口
２６ 液体流出口

Claims (1)

1. 熱交換容器に蒸気と冷却流体とを供給して、蒸気を冷却流体で熱交換することにより凝縮させる熱交換器であって、
   前記冷却流体で冷却されて凝縮した蒸気がドレンとなって滞留するドレン溜部を前記熱交換器の底部に有し、
   前記熱交換容器内の中心部に円筒パイプ状で上下端開放状態の大気開放管を配置し、
   前記大気開放管の内部下方に、上端開放状態のオーバーフロー管を配置し、
   前記オーバーフロー管の上端を前記大気開放管の底部より所定距離だけ高い位置に開口し、
   前記熱交換容器の上部に、前記熱交換容器から大気圧の外部への流体の通過は許容し、その反対方向の流体の通過は阻止する逆止弁を取り付け、
   前記逆止弁の開弁圧力を、前記オーバーフロー管の上端の所定距離の高さに相当する水頭圧と同じにしたこと
   を特徴とする熱交換器。
   

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