JPH0665955B2 - 熱交換装置 - Google Patents

熱交換装置

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JPH0665955B2
JPH0665955B2 JP58110233A JP11023383A JPH0665955B2 JP H0665955 B2 JPH0665955 B2 JP H0665955B2 JP 58110233 A JP58110233 A JP 58110233A JP 11023383 A JP11023383 A JP 11023383A JP H0665955 B2 JPH0665955 B2 JP H0665955B2
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生男 高鷹
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バブコツク日立株式会社
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    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D14/00Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/66Preheating the combustion air or gas
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23JREMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23LSUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L15/00Heating of air supplied for combustion
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> この発明は分離型のヒートパイプ熱交換装置の構造に関
する。
<従来の技術及びその問題点> 熱交換装置のうち、一つの加熱流体(高温流体)によつ
て2以上の被加熱流体(低温流体)を加熱する場合、熱
交換器の形式に応じて各々工夫が施されている。このう
ち再生式、多管式、またはプレート式熱交換器の場合に
は被加熱流体の種類が複数種あるときはその種類数に応
じて加熱流体もこれに対応する数に分流させて各々熱交
換を行うか、または加熱流体中に各被加熱流体を加熱す
る熱交換器を各々設置する必要があつた。
この点に関し、発明者等は先に蒸発管部と凝縮管部とを
分離して構成し各々加熱流体および被加熱流体中に配置
した熱交換装置である分離型ヒートパイプを提案してい
る。
第1図はその分離型ヒートパイプの構造を示すもので、
符号5は加熱流体(ガス等)の流れるダクト1内に配置
された蒸発管群で、伝達された熱は媒体の蒸気によりそ
の上部ヘッダ6から管路7により受熱する流体(予熱空
気,燃料,ガス等)の流れるダクト2内に位置する凝縮
管群9の上部ヘッダ8に運ばれる。この蒸気は凝縮して
下部ヘッダ10より管路11により蒸発管群の下部ヘッダ4
に流入する。下部ヘッダ10は下部ヘッダ4よりレベル位
置が高い処に位置するので蒸気と凝縮は媒体の自然循環
により行なわれることとなる。管路7には安全弁17及び
不凝縮ガスを抜く弁16が設けられる。
第2図はこの構造を模式に示す図面である。
第3A図はこのような分離型ヒートパイプによりダクト1
内を流れる高温ガス(例えば炉の燃焼ガス)Gの熱を
2つの流体G(例えば燃焼用空気)G(例えば燃料
ガス)に伝達する場合の従来の手段を示す図面である。
1の加熱流体で2以上の被加熱流体を加熱するのは、例
えばボイラの排ガスの熱で燃焼用空気、燃料のオイルの
2つの流体を加熱する場合である。2つの流体を別々に
加熱しなくとも、一つの加熱流体の熱源のみでよく、熱
を効率よく利用することができる。このようにすること
は安全弁の数は図示例では6個、ガス抜き用の弁も6個
必要なこととなる。
またこれに加えて、直列配置では高温流体と各低温流体
の出口温度差が第3B図に示す如く極端に小さくなるとい
う不利もあり、上流側熱交換の交換熱量を大にする必要
がある。
またこの熱交換装置においては、運転中に不凝縮ガスが
逐次堆積し装置運転と熱交換効率の阻害をする。このた
め運転中にも不凝縮ガスを分離できる装置としては、本
願発明者の発明に係る特開昭55−140093号(特公昭63−
14279号。以下単に「引用例」と称す。)がある。この
特公昭63−14279号第4図の装置の斜視図を本願発明の
第8図として示す。
この引用例では一の低温ガスダクト4′内に第1の凝縮
管群3′とその後流に第2の凝縮管群12′が配置され、
弁14′と11′で媒体流れについては第1凝縮管群と第2
凝縮管群とが相互に分離できるようにし、不凝縮ガスの
分離が第2の凝縮管群で専門に出来るようにしてある。
弁11′を開にすると不凝縮ガスと媒体蒸気の混合気体は
第2凝縮管群12′の下部ヘツダ12a′に入り媒体蒸気の
凝縮により不凝縮ガスは分離され、凝縮した媒体液は弁
14′上流の管内に溜り、この弁を開にすることにより管
路6′経由蒸発管群1′の下部ヘッダ1a′に戻入れされ
る。しかしこれでは弁の操作や、付属のガス溜17′が必
要で装置費用も大となり不具合である。
<発明の目的> この発明は流体を加熱する二以上の熱交換装置を伝熱効
率の良い配置とし、かつ不凝縮ガスを効率よく排出でき
るので、安全弁、ガス抜き用の弁の数を少ないものとし
たヒートパイプ熱交換装置の構造を提供することを目的
とする。
<手段の概要> 要するにこの発明は、加熱流体内に配置された蒸発管群
と被加熱流体内に配置された第1の凝縮管群とが前記蒸
発管群の上部ヘツダと前記第1の凝縮管群の上部ヘツダ
とを結ぶ第1連絡管と、該第1の凝縮管群の下部ヘツダ
と前記蒸発管群の下部ヘツダとを結ぶ第2の連絡管とか
らなるものであって、1つの加熱流体により2以上の被
加熱流体を加熱する分離型ヒートパイプにおいて、同一
被加熱流体内に前記第1の凝縮管群と媒体蒸気から不凝
縮ガスを分離する他の凝縮管群とからなる組が他の被過
熱流体内に配置されており、または該不凝縮ガスを分離
する他の凝縮管群が他の被過熱流体内に配置されてお
り、前記第2の連絡管から分岐する管路が前記他の凝縮
管群の下部ヘッダのみに接続していることを特徴とする
熱交換装置である。
<実施例1> 第4図は本発明の第1の実施例をを示すもので、凝縮液
を蒸発管群の下部ヘッダ4に戻し入れする管路11より分
岐した管路12を第3の流体Gの流れるダクト3内に位
置する他の凝縮管群14の下部ヘッダ13に接続するもので
ある。分岐した管路12が下部ヘッダに接続しており熱応
力が生じない。管路11内の蒸気及び凝縮管群9で発生し
た不凝縮ガスは不凝縮ガス分離手段である凝縮管群14に
流れ媒体(作動液)のみ凝縮し、不凝縮ガスは必要に応
じ弁16(第4図)より抜き出し伝熱効果の低下を防ぐこ
とができる。
このようにすると管路12内と凝縮管群14内では媒体の蒸
気と凝縮液の流れが向流となり、所謂ブラッシング効果
もあり、また凝縮による不凝縮ガスの分離が好適に行わ
れ熱交換装置としての伝熱効率が向上する。
またこの第4図のような構成即ち複合型とするときは第
6図のような温度勾配となり、出口温度は両流体共に同
じようになり、Hとは大きい温度差がとれることとなる
結果、伝熱面積を小さくすることができるという効果を
奏する。
<実施例2> 第7図は本発明の第2の実施例を示す図面である。この
場合は凝縮液を蒸発管群の下部ヘッダに戻し入れする管
路11から分岐する管路(第4図の符号12)を設けること
では第4図と変りはないが不凝縮ガスを除く他の凝縮管
群14を第1の凝縮管群9と共に同一ダクト内に位置さ
せ、分岐する管路12を下部ヘッダ10とは独立している他
の凝縮管群13のみに接続している。同様にして凝縮管群
109と不凝縮ガスを除く凝縮管群114を第3流体の流れる
ダクト3内に位置させたものである。
第2の連絡管からの分岐する管路が他の凝縮管群の下部
ヘツダのみに接続しているので、媒体蒸気は下部ヘツダ
から供給され同じ下部ヘツダから流出するため凝縮水と
媒体蒸気は対向流れとなり分離できる不凝縮ガスの量は
多く、結果として系外に排出できる不凝縮ガス量を多く
することができるものである。
以上分離型ヒートパイプにおいて第3の流体を加熱する
場合を例にとり説明したが、第4,第5等複数の流体を加
熱する場合においても前記第4図,第7図の手段を第1
の凝縮管群の出口管路より分岐する管路を設けて実施す
ることができる。
<発明の効果> この発明を実施することにより以下の効果を奏する。
一の加熱流体の熱で、2以上の異種(気体、液体な
ど)の流体を同時に加熱できる。
第2の連絡管11より分岐する夫々の管路12は1以上の
他の凝縮管群の下部ヘッダのみに接続されているため、
媒体蒸気と凝縮液滴の向流によるブラシング効果によ
り、不凝縮ガスを効率良く系外に排出して、熱交換量を
上げることができ、結果として装置の伝熱効果を著しく
向上させることができる。
引用例のように、弁付き管路で第1の凝縮から分離し
専用の不凝縮ガスの分離をする第2凝縮管群であること
によるガス溜め、弁類を不要とし、装置が簡易になる。
ヒートパイプによる熱交換装置自体の効果でもあり、
停電しても熱交換は引き続き円滑に行われる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の分離型ヒートパイプの構造を示す図面、
第2図は第1図を模式に示す図面、第3A図は従来の2流
体G,Gを同時にGで加熱する場合の分離型ヒート
パイプの配置を示す図面、第3B図はその場合における温
度勾配線図、第4図は第1の実施例の図面、第5図は第
4図の模式の図面、第6図は温度勾配線図、第7図は第
2実施例を示す図面、第8図は引用例の装置を模式に示
す斜視図である。 5……蒸発管群 7……蒸発管群と凝縮管群の上部ヘッダ相互を接続する
管路 9……凝縮管群 11……蒸発管群と凝縮管群の下部ヘッダ相互を接続する
管路 12……分岐する管路 G……加熱流体 G,G……被加熱流体。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】加熱流体内に配置された蒸発管群と被加熱
    流体内に配置された第1の凝縮管群とが前記蒸発管群の
    上部ヘツダと前記第1の凝縮管群の上部ヘツダとを結ぶ
    第1連絡管と、該第1の凝縮管群の下部ヘツダと前記蒸
    発管群の下部ヘッダとを結ぶ第2の連絡管とからなるも
    のであって、1つの加熱流体により2以上の被加熱流体
    を加熱する分離型ヒートパイプにおいて、同一被加熱流
    体内に前記第1の凝縮管群と媒体蒸気から不凝縮ガスを
    分離する他の凝縮管群とからなる組が他の被過熱流体内
    に配置されており、または該不凝縮ガスを分離する他の
    凝縮管群が他の被加熱流体内に配置されており、前記第
    2の連絡管から分岐する管路が前記他の凝縮管群の下部
    ヘッダのみに接続していることを特徴とする熱交換装
    置。
JP58110233A 1983-06-21 1983-06-21 熱交換装置 Expired - Lifetime JPH0665955B2 (ja)

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