JPH09159337A

JPH09159337A - 熱交換装置

Info

Publication number: JPH09159337A
Application number: JP34004295A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Ando; 正顕安藤
Original assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority date: 1995-12-04
Filing date: 1995-12-04
Publication date: 1997-06-20

Abstract

(57)【要約】【課題】極低温流体の冷熱を利用して、空調機や、各
種装置などに用いられる冷媒を冷却することを目的とす
る。【解決手段】極低温パイプまたはタンク１にヒートパ
イプ２を添設し、該ヒートパイプ２中を経由して配管さ
れ、熱交換流体を循環させるブライン管３、３ａを具備
した構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、冷媒を冷却するた
めの熱交換装置に関し、特には冷媒よりも十分に低温で
ある液体の冷熱を利用した熱交換装置に関するものであ
る。

【０００２】

【発明の背景】近年、液化天然ガスや液体窒素などの極
低温の流体が用いられることがあり、そのため工場にお
いては、前記極低温流体のパイプラインやタンクなどを
設置して、極低温流体が様々な用途に利用されている。

【０００３】また、前記のパイプラインやタンクなども
極低温流体を内包している関係上、その表面温度も相応
に低くなるため、有用な冷熱源になり得ると考えられ
る。しかしながら、前記パイプラインやタンクなどを冷
熱源として利用する有効な手段はまだ提案されていない
のが現状である。

【０００４】また、空調機における暖房機能や炉内への
空気の予熱については、廃熱の利用などにより既存の設
備を利用した多種多様の省エネルギー機器が開発され、
省エネルギー化されている。これに対して、空調機にお
ける冷房機能や装置の冷却などについては、既存の設備
を利用した省エネルギー化についてはほとんど行われて
いない。

【０００５】そこで本発明者は前記極低温流体のパイプ
ラインなどの冷熱の利用を目的として試行錯誤を繰り返
し、空調機や、各種装置などに用いられる冷媒を冷却す
ることに着目し、本発明を完成するに至った。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の熱交換装置は、
極低温パイプまたはタンクに添設されるヒートパイプ
と、該ヒートパイプ中を経由して配管され、熱交換流体
を循環させるブライン管とを具備することを特徴とする
ものである。

【０００７】前記ヒートパイプは、該ヒートパイプ内に
封入された作動液により、前記パイプ又はタンクより冷
熱を採取し、前記冷媒を冷却するといったパイプ又はタ
ンク内の液体と冷媒との熱の授受を行うために用いられ
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下発明の実施態様につき詳細に
説明する。図１は本発明の熱交換装置の一実施態様を示
した図である。本実施態様は冷媒に比較して十分に低温
である液体が貯蔵されているタンク１の外周に、冷媒を
循環するブライン管３の一部が長手方向に挿通されたヒ
ートパイプ２を添設した構成となっている。

【０００９】前記タンク１はその内部に入っている液体
が前記冷媒に比較して十分に低温であれば良く、前記タ
ンクに限られるわけではない。例えば他の態様としては
液化天然ガスや液体窒素などが流れているパイプライン
なども用い得る。

【００１０】また、前記ブライン管３は例えば空調機の
クーリングコイルに連結されたり、設備の冷却用の冷却
水配管に連結したりするなど、冷却を目的としたものに
用いることができる。

【００１１】前記ブライン管３を分岐し、該分岐された
ブライン管３ａを各々長手方向に挿通した複数のヒート
パイプ２、２、・・・を、前記タンク１またはパイプの
外周に複数添設することは、ブライン管３ａ、３ａ、・
・・の１本当たりに流れる冷媒量が少なくなるので、１
本当たりに必要な熱交換量が少なくなり、熱交換の効率
が良くなるので好ましい。

【００１２】また、本実施態様においては冷媒が常に循
環していれば特に問題はないが、仮に冷媒の循環を停止
する必要が生じた場合には、ブライン管がヒートパイプ
内に挿通されている部位で、ブライン管内の冷媒が凍結
する可能性がある。そして仮に冷媒が凍結した場合には
タンク１内の液体を無くすことによって、前記冷媒の冷
却が行われなくなり、解凍が可能である。しかしなが
ら、前記タンク１内の液体を無くすことは非常に多くの
無駄が生じることになり、またタンクではなく、例え
ば、常に液体が流されているようなパイプラインに前記
ヒートパイプが添設してある場合などは前述の方法は実
質的に採用できない。

【００１３】したがって、このような場合には凍結を防
止する必要があり、そのためにはブライン管のヒートパ
イプへの出入口に三方弁を設け、該三方弁の内の二方を
前記ブライン管に、残りの一方をパージガス供給管に接
続することが好ましい。これによって、冷媒の循環を停
止する必要が生じた場合には、通常はブライン管同士を
結んでいる三方弁を、パージガス供給管とヒートパイプ
側のブライン管とを結ぶようにすることによって、ヒー
トパイプ内を通るブライン管内をパージすることがで
き、冷媒の凍結を防止することができる。なお、ヒート
パイプ内を通るブライン管が複数ある場合は、各ブライ
ン管毎に本態様を用いることにより冷媒の凍結防止がよ
り確実に行うことができる。

【００１４】また、一本のヒートパイプの中に２本のブ
ライン管を収納することによって、異なる２系統の冷媒
循環ラインを１本のヒートパイプにより熱交換でき、省
スペース化が図れる。また、前記２本のブライン管のう
ち１本を通常使用する本ラインとし、もう１本を通常は
使用しない予備ラインとすることによって、仮にヒート
パイプ内にあるブライン管の本ライン内で冷媒が凍結し
た場合でも、冷媒の循環を予備ラインに切り換えること
により冷媒が循環でき、さらに予備ラインを利用した循
環中に、前記ヒートパイプによる熱交換が繰返され、そ
の間に前記本ライン中の凍結した冷媒も解凍されること
になる。したがって、通常のブライン管の循環ラインも
使用可能となるので、前述の冷媒の凍結対策として好ま
しい。

【００１５】さらに、ブライン管をヒートパイプ出入口
において分岐して予備管を設け、前記ヒートパイプ内の
長手方向に前記ブライン管及び予備管を挿通し、前記分
岐部に三方弁を設けた構成とする。これによって、ブラ
イン管と予備管との切換えが三方弁で行うことができ、
作業が容易になる。

【００１６】

【実施例】

［実施例１］以下具体的な実施例につき説明する。本実
施例では図１に示した構造の熱交換装置を作製した。図
は約−１８０℃の液化天然ガスが貯蔵されているタンク
１の外周に、冷媒であるエチレングリコールを循環する
分岐されたブライン管３ａ、３ａ、・・・を長手方向に
挿通したヒートパイプ２、２、・・・が８本、ほぼ等間
隔で添設されており（図２）、前記ヒートパイプ２、
２、・・・内には作動液としてフロリナートＲ２２（Ｃ
ＨＣｌＦ_２）が封入されている。ブライン管３はヒート
パイプ２、２、・・・・の出入口の分岐部４、結合部５
で、前記ブライン管３ａ、３ａ、・・・・に分岐され、
また結合された構成を示している。なお、本実施例では
前記分岐部４、結合部５にはディストリビュータが用い
られ、前記ヒートパイプ２内を通るブライン管３ａ、３
ａ、・・・に冷媒を分配しており、ブライン管３は図示
しない空調機のクーリングコイルに連結されている。

【００１７】このような構成とすることにより、前記ブ
ライン管３を循環し、クーリングコイルを通ることによ
って暖められた冷媒は、分岐部４でディストリビュータ
によりブライン管３ａ、３ａ、・・・に分配され、ヒー
トパイプ２内へ導かれる。そして、前記冷媒はヒートパ
イプ２内で温熱を作動液へ放熱するとともに、作動液が
極低温流体である液化天然ガスより採取した冷熱を受熱
して冷却される。

【００１８】［実施例２］本実施例では図３に示した構
造の熱交換装置を作製した。すなわち、冷媒を循環する
ブライン管３を長手方向に挿通してあるヒートパイプ２
を、液化天然ガスが流れるパイプライン１１に添設して
おり、前記ブライン管３のヒートパイプ２前後にはそれ
ぞれ三方弁７、７が取り付けられている。さらに該三方
弁７、７は二方がブライン管３、３ａに、残りの一方が
パージガス供給管６に接続されている。

【００１９】本実施例は実施例１に凍結防止機能を付加
したものであり、基本的な動作は同じである。すなわ
ち、前述のように動作し、ブライン管３内を循環する冷
媒が、循環が停止することにより、前記ヒートパイプ２
内に一部残留し、その残留した冷媒が過冷却され、凍結
する可能性がある。そこで、本実施例の構成とすること
により、循環を停止する場合は前記三方弁７、７の流路
をパージガス供給管６からヒートパイプ側のブライン管
３ａへと切換え、パージガス供給管６へパージガスを流
し、ブライン管３ａ内をパージして停止する。これによ
りブライン管３ａ内に残留していた冷媒はなくなるた
め、凍結することはなくなる。また、再度冷媒の循環を
行う場合は前記三方弁７、７の流路をブライン管３から
ブライン管３ａへと切換えれば良い。なお、前記パージ
ガスには特に制限はなく、窒素、アルゴン、ヘリウムな
どを用いることができる。

【００２０】［実施例３］本実施例では図４に示した構
造の熱交換装置を作製した。すなわち、液化天然ガスの
パイプライン１１に添設されたヒートパイプ２の前後で
ブライン管３を分岐、結合し、前記ヒートパイプ２内に
一方が予備管８となる２本のブライン管３ａ、８を挿通
する。また、前記ブライン管３の分岐、結合部には三方
弁１７、１７が設けられており、さらにブライン管３
ａ、予備管８にもそれぞれ三方弁７ａ、７ａ、７ｂ、７
ｂを設け、三方弁７ａ、７ａはパージガス供給管６ａ、
６ａに、三方弁７ｂ、７ｂはパージガス供給管６ｂ、６
ｂに接続されている。

【００２１】本実施例は実施例２において述べた冷媒の
凍結が起こった場合に備えるためのものであり、通常は
ブライン管３ａ内を冷媒が流れる状態になっており、そ
の時の熱交換の動作については実施例１で述べたものと
同じであり、実施例２と同様、凍結を防止するための構
成となっている。しかしながら、万一、何らかの原因に
より冷媒が凍結してしまった場合、本実施例の構成とす
ることにより、凍結後再び冷媒の循環を開始する時に前
記三方弁１７、１７をブライン管３と予備管８とを結ぶ
ように切換え、循環を行う。これによって、通常通りに
冷媒が循環できるとともに、予備管８を利用した循環中
に、前記ヒートパイプ２による熱交換が繰返されるた
め、その間に前記ブライン管３ａ中の凍結した冷媒も解
凍されることになる。したがって、通常使用されるブラ
イン管３ａの循環ラインも使用可能となり、万一冷媒が
凍結してしまった場合でも通常と同じく冷媒の循環が可
能であるとともに、凍結した冷媒の解凍が容易にでき
る。なお、本実施例では予備管８についても通常の使用
ラインであるブライン管３ａと同様、パージガス供給管
に連結された冷媒の凍結を防止するための構成となって
おり、これによって凍結対策をさらに万全なものとして
いる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明した通りの本発明の熱交換装置
によれば、工場内などの極低温流体の流れるパイプライ
ンや貯蔵タンク等から冷熱を採取することを可能とし、
前記パイプラインや貯蔵タンク等の冷熱を有効に利用す
ることができるとともに、通常、冷媒の冷却などに用い
られるファンや冷凍機といった装置類を用いる必要がな
い。したがって、本発明の構成とすることにより、極低
温流体の有効利用による省エネルギー化と、ファンや冷
凍機などを必要としないことによる省スペース、低騒音
などの優れた効果を奏するのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の熱交換装置を示す正面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面を示す断面図である。

【図３】本発明の熱交換装置の他の実施例を示す正面図
である。

【図４】本発明の熱交換装置の他の実施例を示す正面図
である。

【図５】図４のＢ−Ｂ断面を示す断面図である。

【符号の説明】

１タンク２ヒートパイプ３、３ａブライン管４分岐部５結合部６パージガス供給管７、１７三方弁８予備管１１パイプライン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】極低温パイプまたはタンクに添設される
ヒートパイプと、該ヒートパイプ中を経由して配管さ
れ、熱交換流体を循環させるブライン管とを具備するこ
とを特徴とする熱交換装置。
【請求項２】極低温パイプまたはタンクへ、ヒートパ
イプを複数本添設することを特徴とする請求項１記載の
熱交換装置。
【請求項３】ブライン管の配管途中に三方弁を設け、
該三方弁のうちの二方を前記ブライン管に、残りの一方
をパージガス供給管に接続したことを特徴とする請求項
１記載の熱交換装置。
【請求項４】一本のヒートパイプの中に２本のブライ
ン管を収納したことを特徴とする請求項１記載の熱交換
装置。
【請求項５】ブライン管をヒートパイプ出入口におい
て分岐して予備管を設け、前記ヒートパイプ内の長手方
向に前記ブライン管及び予備管を挿通し、前記分岐部に
三方弁を設けたことを特徴とする請求項４記載の熱交換
装置。