JPH08152295A - 熱交換器 - Google Patents

熱交換器

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JPH08152295A
JPH08152295A JP29450094A JP29450094A JPH08152295A JP H08152295 A JPH08152295 A JP H08152295A JP 29450094 A JP29450094 A JP 29450094A JP 29450094 A JP29450094 A JP 29450094A JP H08152295 A JPH08152295 A JP H08152295A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
drain
header
vent pipe
heat exchanger
pipe
Prior art date
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Pending
Application number
JP29450094A
Other languages
English (en)
Inventor
Ippei Komata
一平 小俣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by IHI Corp filed Critical IHI Corp
Priority to JP29450094A priority Critical patent/JPH08152295A/ja
Publication of JPH08152295A publication Critical patent/JPH08152295A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F27/00Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus
    • F28F27/02Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus for controlling the distribution of heat-exchange media between different channels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ドレン・ベント管に設けられた弁体を通過流
体の温度を利用して自動的に開閉するようにした熱交換
器を提供する。 【構成】 上方に配置された入口ヘッダ2の側部と下方
に配置された出口ヘッダ3の側部とを蛇行した放熱管4
で接続すると共に、上記入口ヘッダ2の下部と出口ヘッ
ダ3の上部とをドレン・ベント管10で短絡した熱交換
器1において、上記ドレン・ベント管10内に、通過す
る流体が高温のときには閉じ、低温のときには開く温度
反応型の弁体11を設けたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、入口ヘッダに導かれた
高温液を放熱管で放熱させて出口ヘッダから低温液とし
て取り出すようにした熱交換器に関する。
【0002】
【従来の技術】高速増殖炉においては、冷却材としての
液体ナトリウム(液体金属)を、空気で冷却する熱交換
器が用いられている。この種の熱交換器1は、図5に示
すように、上方に配置された入口ヘッダ2の側部と下方
に配置された出口ヘッダ3の側部とを蛇行した放熱管4
で接続し、入口ヘッダ2に導かれた高温のナトリウム液
を放熱管4にて下方から送風された空気7と熱交換させ
て冷却し、出口ヘッダ3から低温のナトリウム液として
取り出すようにしている。
【0003】ところで、かかる熱交換器1の運転を中止
して内部からナトリウム液を除去する場合には、出口ヘ
ッダ3の下部に接続された出口管6から液を抜き取る
が、このとき入口ヘッダ2内に液が残ってしまう。何故
なら、入口ヘッダ2にはその内部に一定量の液を貯溜す
べくヘッダ2の側部に放熱管4が接続されているため、
その接続部より下方の入口ヘッダ2内の液は、放熱管4
から排出されないからである。また、熱交換器1にナト
リウム液を充填する場合には、下方の出口管6から液を
上方へ充填するが、このとき出口ヘッダ3内にガスが溜
まってしまう。何故なら、出口ヘッダ3の側部に放熱管
4が接続されているため、その接続部より上方の出口ヘ
ッダ3内に溜まったガスは、放熱管4から排出されない
からである。
【0004】そこで、上記入口ヘッダ2の下部と出口ヘ
ッダ3の上部とを、ほぼ垂直なドレン・ベント管10で
接続した熱交換器1が創案された。この熱交換器1によ
れば、出口ヘッダ3から液を抜き取る際に入口ヘッダ2
内に残る液はドレン・ベント管10により出口ヘッダ3
側へドレンされると共に、出口ヘッダ3から液を充填す
る際に出口ヘッダ3内に残るガスはドレン・ベント管1
0により入口ヘッダ2側にベントされる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の熱交換
器1にあっては、通常の運転中に、入口ヘッダ2内の高
温のナトリウム液の一部が、放熱管4を通らずにドレン
・ベント管10を通って冷却されることなく出口ヘッダ
3に直接流下してしまう。このため、出口ヘッダ3に
は、放熱管4を通って冷却された低温のナトリウム液の
みならず、ドレン・ベント管10を通って直接流下した
高温のナトリウム液が流入することとなり、温度ゆらぎ
による熱疲労が発生する。また、熱交換効率の低下を招
く。
【0006】この対策として、上記ドレン・ベント管1
0内に、開閉自在な弁体(図示せず)を設け、これを遠
隔操作によって機械的又は電気的に通常運転時には閉鎖
し、ドレン又はベント時には開放することが考えられ
る。しかしながら、このような弁体を設けることは、バ
ルブスティックやバルブメンテナンス等を考慮すると、
信頼性上および作業性上好ましくない。
【0007】以上の事情を考慮して創案された本発明の
目的は、ドレン・ベント管に設けられた弁体を通過流体
の温度を利用して自動的に開閉するようにした熱交換器
を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、上方に配置された入口ヘッダの側部と下方
に配置された出口ヘッダの側部とを蛇行した放熱管で接
続すると共に、上記入口ヘッダの下部と出口ヘッダの上
部とをドレン・ベント管で短絡した熱交換器において、
上記ドレン・ベント管内に、通過する流体が高温のとき
には閉じ、低温のときには開く温度反応型の弁体を設け
て構成されている。
【0009】上記弁体が、ドレン・ベント管の内径より
も僅かに小径に形成された円板からなり、その円板が、
上記ドレン・ベント管よりも熱膨張率の大きな材質で形
成され、通過流体の温度の高低に応じて径方向に熱伸縮
して管路を開閉するようになっていてもよい。
【0010】
【作用】上記構成によれば、通常運転時、入口ヘッダか
ら出口ヘッダに流れる高温の流体は、そのほとんどが放
熱管を通り冷却されるが、一部がドレン・ベント管を通
り冷却されることなく高温のまま出口ヘッダへ直接流下
しようとする。この際、ドレン・ベント管内に設けられ
た温度反応型の弁体は、通過流体が高温であるため閉
じ、かかる高温流体の直接の流下を防止する。
【0011】運転を停止して、熱交換器内の流体を出口
ヘッダから抜き取る際に入口ヘッダ内に残る流体は、ド
レン・ベント管を通って出口ヘッダ側にドレンされる。
何故なら、このとき流体は低温であり、ドレン・ベント
管内の弁体が開くからである。また、運転再開に先立っ
て、出口ヘッダから熱交換器内に流体を充填する際に出
口ヘッダ内に溜まるガスは、ドレン・ベント管を通って
入口ヘッダ側にベントされる。何故なら、このとき流体
は低温であり、上記弁体が開くからである。
【0012】
【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て説明する。
【0013】図4および図5に、高速増殖炉に用いられ
る液体ナトリウムを空気で冷却する熱交換器1を示す。
図示するように、上方に配置した入口ヘッダ2の側部と
下方に配置した出口ヘッダ3の側部とが、蛇行した複数
の放熱管4で接続されている。これら上出口ヘッダ2,
3は、それぞれ中空の円柱体からなっており、水平に平
行に配置されている。入口ヘッダ2の中央部の上部には
入口管5が接続され、出口ヘッダ3の中央部の下部には
出口管6が接続されている。
【0014】この構成によれば、入口管5に導入された
高温(500℃程度) のナトリウム液は、一定量入口ヘッダ
2に貯溜されたのち放熱管4を通って出口ヘッダ3へ流
れ落ちるが、この間下方から送風された空気7と熱交換
して冷却され、低温(300℃程度)のナトリウム液となっ
て出口ヘッダ3に流れ落ち、最終的に出口管6から排出
される。なお、上記入口、出口ヘッダ2,3および放熱
管4はケーシング8に支持され、冷却空気7は流路胴9
によってガイドされるようになっている。
【0015】上記入口ヘッダ2の下部と出口ヘッダ3の
上部とは、ほぼ垂直に配置されたドレン・ベント管10
で短絡されている。ドレン・ベント管10は、熱交換器
1内のナトリウム液を出口ヘッダ3から抜き取る際に入
口ヘッダ2内に残る液を出口ヘッダ3側にドレンすると
共に、ナトリウム液を出口ヘッダ3から充填する際に出
口ヘッダ3内に残るガスを入口ヘッダ2側にベントする
ものである。ドレン・ベント管10は、かかるドレンお
よびベント効果を高めるために、入口、出口ヘッダ2,
3の長手方向に沿って所定の間隔を隔てて複数本設けら
れる。
【0016】なお、入口ヘッダ2を水平より僅かに傾け
ると共に出口ヘッダ3をこれと逆方向に傾け、入口ヘッ
ダ2の最下端部と出口ヘッダ3の最上端部とを唯一のド
レン・ベント管10で接続するようにしてもよい。この
構成によれば、入口ヘッダ2内のナトリウム残液はその
最下端部に集中し、出口ヘッダ3内のガスはその最上端
部に集中するため、一本のドレン・ベント管10であっ
ても十分なドレンおよびベント効果を発揮できるからで
ある。
【0017】上記ドレン・ベント管10内には、図1〜
図3に示すように、通過する流体が高温のときには閉
じ、低温のときには開く温度反応型の弁体11が設けら
れている。この弁体11は、ドレン・ベント管10の内
径よりも僅かに小径に形成された円板12からなってい
る。円板12の材質は、ドレン・ベント管10の材質よ
りも熱膨張率の大きな金属で形成されている。例えば、
ドレン・ベント管10の材質が低合金鋼(熱膨張率14×
10-6/ ℃)であれば、円板12はAl(熱膨張率33×10
-6/ ℃)、Mg(熱膨張率35×10-6/ ℃)またはMn
(熱膨張率38×10-6/ ℃)等の金属で成形される。
【0018】この構成によれば、低温時(200℃程度) に
は、円板12は収縮したままであり、円板12の外周縁
とドレン・ベント管10の内周面との隙間を通って流体
が行き来できる。他方、高温時(500℃程度) には、円板
12が径方向外方に熱膨張して管路を閉塞するため、流
体の行き来が防止される。なお、上記円板12の外周縁
とドレン・ベント管10の内周面との隙間は、低温時で
0.5〜0.6mm 程度に設定されている。また、円板12の
軸方向の伸びを許容するために、円板12の上面とボル
ト15の頭部との間に隙間を設けてもよい。
【0019】上記円板12は、その中心部に挿通孔13
を有しており、ドレン・ベント管10内に掛け渡され溶
接にて取り付けられた支持金具14に、ボルト15およ
びナット16によって取り付けられる。支持金具14
は、ドレン・ベント管10の直径部分に掛け渡されたブ
ラケットからなり、その中心部にボルト15の挿通孔1
7が形成されている。かかる支持金具14上に円板12
が載せられ、それらの挿通孔13,17に上方からボル
ト15が挿通され、そのボルト15の軸部にナット16
が螺合されて、円板12が支持金具14に固定されるの
である。なお、上記支持金具14の左右両側には、隙間
18が形成されており、ドレン・ベント管10内の流路
が確保されている。
【0020】以上の構成からなる本実施例の作用につい
て述べる。
【0021】通常運転時、入口ヘッダ2から出口ヘッダ
3に流れる高温(500℃程度) のナトリウム液は、そのほ
とんどが放熱管4を通り冷却されるが、一部がドレン・
ベント管10を通り冷却されることなく高温のまま出口
ヘッダ3へ直接流下しようとする。この際、ドレン・ベ
ント管10内に設けられた円板12は、通過液体が高温
(500℃程度) であるため熱膨張して自動的に管路を閉塞
する。よって、かかる高温ナトリウム液の出口ヘッダ3
への流下が防止される。
【0022】すなわち、入口ヘッダ2に導入された高温
(500℃程度) のナトリウム液は、その全てが放熱管4を
通って低温(300℃程度) のナトリウム液となった後、出
口ヘッダ3に流れ落ちる。従って、放熱管4を通って低
温(300℃程度) となったナトリウム液と、ドレン・ベン
ト管10を通って直接流下する高温(500℃程度) のナト
リウム液との、出口ヘッダ3における混合が未然に防止
される。これにより、従来問題となっていた出口ヘッダ
3における温度ゆらぎに基づく熱疲労を回避することが
できる。
【0023】他方、運転を停止して、熱交換器1内のナ
トリウム液を抜き取る際に、入口ヘッダ2内に残るナト
リウム残液は、ドレン・ベント管10を通って出口ヘッ
ダ3側にドレンされる。何故なら、このときドレン・ベ
ント管10を通るナトリウム残液は運転が停止されてい
るため低温(200℃程度) であり、ドレン・ベント管10
内の円板12が熱収縮して自動的に管路を開放するから
である。出口ヘッダ3側にドレンされたナトリウム残液
は、出口管6から排出される。よって、ナトリウム液の
液抜時、熱交換器1内に残るナトリウム残液の量をほぼ
零とできる。
【0024】また、運転を再開するに先立って、熱交換
器1内に出口ヘッダ3からナトリウム液を充填する際に
出口ヘッダ3に溜まるガスは、ドレン・ベント管10を
通って入口ヘッダ2側にベントされる。何故なら、この
とき充填されるナトリウム液は低温(200℃程度) であ
り、ドレン・ベント管10内の円板12が熱収縮して管
路を開放するからである。よって、出口ヘッダ3から充
填された低温(200℃程度) のナトリウム液は、放熱管4
およびドレン・ベント管10の双方を通ってその液位を
上げ、出口ヘッダ3に溜まるガスのガス抜きが行われ
る。このように入口ヘッダ2側にベントされたガスは、
入口管5から排出される。よって、ナトリウム液の充填
時、熱交換器1内に溜まるガスをほぼ完全にガス抜きで
きる。
【0025】なお、本実施例にあっては、温度反応型の
弁体11としてドレン・ベント管10よりも熱膨張率の
大きな金属からなる円板12を用いたが、これに限らず
例えば高温時には閉じ低温時には開く形状記憶合金を用
いてもよい。
【0026】
【発明の効果】以上要するに本発明に係る熱交換器によ
れば、ドレン・ベント管を通過する流体の温度を利用し
て管路を自動的に開閉するようにしたので、弁体の信頼
性および作業性を犠牲にすることなく、通常運転時に入
口ヘッダからドレン・ベント管を介して出口ヘッダへ向
かう高温流体の流下を防止でき、出口ヘッダにおける温
度ゆらぎに基づく熱疲労を未然に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す熱交換器の弁体の部分
を示す斜視図である。
【図2】上記弁体の側断面図である。
【図3】図2のIII-III 線断面図である。
【図4】熱交換器の側面図である。
【図5】熱交換器の斜視図である。
【符号の説明】
1 熱交換器 2 入口ヘッダ 3 出口ヘッダ 4 放熱管 10 ドレン・ベント管 11 弁体 12 円板

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上方に配置された入口ヘッダの側部と下
    方に配置された出口ヘッダの側部とを蛇行した放熱管で
    接続すると共に、上記入口ヘッダの下部と出口ヘッダの
    上部とをドレン・ベント管で短絡した熱交換器におい
    て、上記ドレン・ベント管内に、通過する流体が高温の
    ときには閉じ、低温のときには開く温度反応型の弁体を
    設けたことを特徴とする熱交換器。
  2. 【請求項2】 上記弁体が、ドレン・ベント管の内径よ
    りも僅かに小径に形成された円板からなり、該円板が、
    上記ドレン・ベント管よりも熱膨張率の大きな材質で形
    成され、通過流体の温度の高低に応じて径方向に熱伸縮
    して管路を開閉する請求項1記載の熱交換器。
JP29450094A 1994-11-29 1994-11-29 熱交換器 Pending JPH08152295A (ja)

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JP29450094A JPH08152295A (ja) 1994-11-29 1994-11-29 熱交換器

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JP29450094A JPH08152295A (ja) 1994-11-29 1994-11-29 熱交換器

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114674165A (zh) * 2022-04-02 2022-06-28 重庆金康赛力斯新能源汽车设计院有限公司 一种自动调节散热能力的散热器及其工作方法

Cited By (2)

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CN114674165A (zh) * 2022-04-02 2022-06-28 重庆金康赛力斯新能源汽车设计院有限公司 一种自动调节散热能力的散热器及其工作方法
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