JPH0144952Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、熱交換器の不凝縮ガス除去装置に関
するもので、詳しくは、発電ボイラ、産業用ボイ
ラ、加熱炉等のガス・エアヒータなどに使用され
るヒートパイプ式熱交換器で発生する不凝縮ガス
を容易に自動排出する装置として利用されるもの
である。

従来の技術 従来のヒートパイプ式熱交換器における不凝縮
ガス除去装置としては、たとえば、第３図に示す
ようなものが知られている。第３図において、２
１はヒートパイプ式蒸発部、２２はヒートパイプ
式凝縮部、２３は前記蒸発部２１の上部ヘツダ、
２４は同じく下部ヘツダ、２５は前記凝縮部２３
の上部ヘツダ、２６は同じく下部ヘツダ、２７は
蒸気連絡管、２８は液連絡管、２９は細管で構成
された不凝縮ガス除去用ヒートパイプ管部、３０
はその上部ヘツダ、３１はその下部ヘツダであ
る。そして、前記上部ヘツダ３０にはガス取出し
管３２が連結されており、このガス取出し管３２
には下流側へと順に、第１制御弁３３、ガス溜３
４、第２制御弁３５、ポンプ３６、ガス放出管３
７が設けられている。また３８は制御装置、３９
は前記上部ヘツダ３０の内部温度T₁を計測する
第１温度計、４０は前記ガス溜３４の内部温度
T₂を計測する第２温度計である。

すなわち、ヒートパイプを鋼管、作動液を水と
した場合、ヒートパイプ式蒸発部２１の上部ヘツ
ダ２３からの水蒸気の一部を不凝縮ガス除去用ヒ
ートパイプ管群２９の下部ヘツダ３１に取入れ、
該ヒートパイプ管群２９で管外の冷空気によつて
冷却し、凝縮して水とし、前記下部ヘツダ３１か
らヒートパイプ式蒸発部２１の下部ヘツダ２４に
戻すが、第１制御弁３３を開にし、第２制御弁３
５を閉にしておくことにより、長時間運転で系内
に発生した不凝縮ガス（水素ガス）は該ヒートパ
イプ管群２９に入り、さらに浮力により、その上
部ヘツダ３０からガス取出し管３２を通つてガス
溜３４に溜まる。すると、第１温度計３９で計測
される温度T₁と第２温度計４０で計測される温
度T₂の温度差（T₁−T₂）が少なくなるから、こ
れらの温度信号を制御装置３８に伝え、第１制御
弁３３を閉とし、第２制御弁３５を開とし、ガス
溜３４内の不凝縮ガス（水素ガス）をポンプ３６
で大気へ排出する。

考案が解決しようとする問題点 前述のように、従来の装置では、不凝縮ガス除
去用ヒートパイプ管群２９を特別に設けているの
で、装置が複雑となり、また温度検出による制御
方式であるため、その制御が複雑となるという問
題点がある。本考案は、このような問題点を解決
しようとするものである。すなわち、本考案は、
構造および制御が簡単であるヒートパイプ式熱交
換器の不凝縮ガス除去装置を提供することを目的
とするものである。

問題点を解決するための手段 ヒートパイプ式熱交換器の凝縮部に不凝縮ガス
分離管を立設し、この分離管に下流側へと順に、
不凝縮ガスセパレータ、第１制御弁、ガス溜、第
２制御弁、ガス強制排出装置を設け、また前記凝
縮部とガス溜にそれぞれ圧力発信器を設け、制御
装置により、前記両制御弁およびガス強制排出装
置を制御するようにした。すなわち、本考案の構
成は、ヒートパイプ式熱交換器の凝縮部に立設さ
れた不凝縮ガス分離管を備え、かつ、この不凝縮
ガス分離管には、下流側へと順に設けられた不凝
縮ガスセパレータと、第１制御弁と、ガス溜と、
第２制御弁と、ガス強制排出装置とを有し、しか
も、前記凝縮部の圧力を検出する第１圧力発信器
と、前記ガス溜の圧力を検出する第２圧力発信器
とを有して、前記第１圧力発信器で検出された圧
力が該凝縮部の規定圧力未満のときに前記第１制
御弁および第２制御弁を閉にし、前記第１圧力発
信器で検出された圧力が該規定圧力以上のときに
前記第１制御弁を開にし、前記第２圧力発信器で
検出された圧力が該ガス溜の規定圧力になつたと
きに前記第１制御弁を閉にして前記第２制御弁を
開にするとともに前記ガス強制排出装置を作動さ
せて該ガス溜内の不凝縮ガスを系外に排出させる
制御装置を備えていることを特徴としている。

作 用 熱交換器が作動中は、ヒートパイプ内の作動液
が蒸発部で蒸気となつて凝縮部に至るが、発生し
た不凝縮ガスも、その蒸気に混在して凝縮部に至
る。そして、不凝縮ガスは比重が小さいため、不
凝縮ガス分離管内を上昇して不凝縮ガスセパレー
タの入口に至る。ここで、凝縮部の圧力が規定値
未満では第１制御弁および第２制御弁は閉にして
あるが、凝縮部の圧力が規定値以上になると第１
制御弁が開になるようにプログラム制御する。こ
の第１制御弁が開になると、不凝縮ガスは不凝縮
ガスセパレータを透過してガス溜に達し、ガス溜
の圧力が上昇してくる。このようにして、ガス溜
の圧力が規定値に達したとき、第１制御弁を閉に
し、第２制御弁を開にし、ガス強制排出装置を作
動させてガス溜内の不凝縮ガスを系外に排出す
る。

実施例 第１図は本考案の一実施例を示している。第１
図において、１はケーシング、２は仕切壁、３は
ヒートパイプ、４は蒸発部、５は凝縮部、６は上
部ヘツダ、７は下部ヘツダ、８は前記上部ヘツダ
６から分岐して立設された比較的細い不凝縮ガス
分離管である。そして、この不凝縮分離管８に
は、下流側へと順に設けられた不凝縮ガスセパレ
ータ９、第１制御弁１０、ガス溜１１、第２制御
弁１２、ガス強制排出装置としての排気ポンプ１
３を有している。また１４は制御装置、１５は前
記上部ヘツダ６内の圧力を検出する第１圧力発信
器、１６は前記ガス溜１１内の圧力を検出する第
２圧力発信器である。

なお第１図の実施例では、ヒートパイプ３が鋼
管で、内部の作動液が水の場合を示しており、し
たがつて、作動中に、 Fe⁺⁺＋2H₂O→Fe（OH）₂＋H₂ なる反応により、H₂が発生するので、不凝縮ガ
スは主として水素である。また不凝縮ガスセパレ
ータ９は水素ガスを選択的に透過し得るパラジウ
ムなどの金属板または金属膜で構成されており、
ガスの透過性は膜の両側の差圧が大きいほうが、
また膜が薄いほど大であるが、膜は差圧に耐える
ようにするため、あまり薄くできない。またガス
強制排出装置としての排気ポンプ１３は、エジエ
クタなどに替えてもよい。

第１図に示すように構成されたヒートパイプ式
熱交換器の不凝縮ガス除去装置においては、熱交
換器が作動中は、ヒートパイプ３内下部の作動液
としての水が蒸発部４で水蒸気となつて凝縮部５
に至るが、発生した不凝縮ガスである水素ガス
も、その水蒸気に混在して凝縮部５に至る。そし
て、水素ガスは比較的比重が小さいため、上方、
つまり、上部ヘツダ６から不凝縮ガス分離管８を
通つて不凝縮ガスセパレータ９の入口に溜りやす
い。ここで、制御装置１４により、第１圧力発信
器１５で検出される凝縮部５の上部ヘツダ６内の
圧力P₁が規定値未満では第１制御弁１０および
第２制御弁１２を閉にしているが、上記圧力P₁
が規定値以上になると第１制御弁１０が開になる
ようにプログラム制御する。この第１制御弁１０
が開になると、水素ガスは不凝縮ガスセパレータ
９を透過してガス溜１１に達し、ガス溜１１の圧
力が上昇してくる。このようにして、第２圧力発
信器１６で検出されるガス溜１１内の圧力P₂が
そのガス溜１１としての規定圧力に達したとき、
第１制御弁１０を閉にし、第２制御弁１２を開に
し、排気ポンプ１３を作動させてガス溜１１内の
水素ガスを大気に放出する。

なお水素ガス放出時に第１制御弁１０を閉にす
る理由は、不凝縮ガスセパレータ９の差圧を制限
し、金属膜の強度を保持するためである。また上
部ヘツダ６の圧力が規定値以上で第１制御弁１０
を開とするのは、効果的に水素ガスを透過させる
ためと、負荷の低下などで上部ヘツダ６の圧力の
ほうがガス溜１１の圧力より低下した場合に、ガ
ス溜１１内の水素ガスが不凝縮ガスセパレータ９
を逆流するのを防止するためのインタロツク機構
である。

第２図は本考案の第２実施例を示したもので、
ヒートパイプ式蒸発部４とヒートパイプ式凝縮部
５が分離している分離形ヒートパイプ式熱交換器
の場合である。第２図では、第１図の場合と同様
な部分には同一符号をつけている。そして、１７
は蒸発部４の上部ヘツダ、１８は凝縮部５の下部
ヘツダ、１９は蒸気連絡管、２０は液連絡管であ
る。なお第２図の実施例では、不凝縮ガス分離管
８を凝縮部５の下部ヘツダ１８から分岐させてい
るが、不凝縮ガスセパレータ９を凝縮部５の上部
ヘツダ６より上位に設けているので、作用および
効果の点では、第１図の場合と同様である。

考案の効果 本考案は、ヒートパイプ式熱交換器の凝縮部に
立設された不凝縮ガス分離管を備え、かつ、この
分離管には、下流側へと順に設けられた不凝縮ガ
スセパレータ、第１制御弁、ガス溜、第２制御
弁、ガス強制排出装置を有し、しかも、前記凝縮
部の圧力を検出する第１圧力発信器と、前記ガス
溜の圧力を検出する第２圧力発信器とを有して、
これら両圧力発信器からのアナログ信号などによ
り制御装置が所定の圧力のときに前記両制御弁を
開閉させてガス溜内の不凝縮ガスを系外に排出さ
せるから、従来の温度検出による方式に比較して
簡単であり、かつ、前記不凝縮ガス分離管は単純
な細い１本のパイプなどでもよいので、従来の不
凝縮ガス除去用ヒートパイプ管群による場合に比
較して著しく構造が簡単になり、また不凝縮ガス
セパレータが設けられているので、不凝縮ガスと
作動液を分離するための特別な管群などを必要と
しない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示した一部断面立
面図、第２図は同じく第２実施例を示した説明
図、第３図は従来の技術の一例を示した説明図で
ある。 １……ケーシング、２……仕切壁、３……ヒー
トパイプ、４……蒸発部、５……凝縮部、６……
上部ヘツダ、７……下部ヘツダ、８……不凝縮ガ
ス分離管、９……不凝縮ガスセパレータ、１０…
…第１制御弁、１１……ガス溜、１２……第２制
御弁、１３……排気ポンプ、１４……制御装置、
１５……第１圧力発信器、１６……第２圧力発信
器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ヒートパイプ式熱交換器の凝縮部に立設された
   不凝縮ガス分離管を備え、かつ、この不凝縮ガス
   分離管には、下流側へと順に設けられた不凝縮ガ
   スセパレータと、第１制御弁と、ガス溜と、第２
   制御弁と、ガス強制排出装置とを有し、しかも、
   前記凝縮部の圧力を検出する第１圧力発信器と、
   前記ガス溜の圧力を検出する第２圧力発信器とを
   有して、前記第１圧力発信器で検出された圧力が
   該凝縮部の規定圧力未満のときに前記第１制御弁
   および第２制御弁を閉にし、前記第１圧力発信器
   で検出された圧力が該規定圧力以上のときに前記
   第１制御弁を開にし、前記第２圧力発信器で検出
   された圧力が該ガス溜の規定圧力になつたときに
   前記第１制御弁を閉にして前記第２制御弁を開に
   するとともに前記ガス強制排出装置を作動させて
   該ガス溜内の不凝縮ガスを系外に排出させる制御
   装置を備えていることを特徴とする、熱交換器の
   不凝縮ガス除去装置。