JPS6082782A - カ−ボンブロツク型ヒ−トパイプ式熱交換器 - Google Patents

カ−ボンブロツク型ヒ−トパイプ式熱交換器

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JPS6082782A
JPS6082782A JP19085983A JP19085983A JPS6082782A JP S6082782 A JPS6082782 A JP S6082782A JP 19085983 A JP19085983 A JP 19085983A JP 19085983 A JP19085983 A JP 19085983A JP S6082782 A JPS6082782 A JP S6082782A
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Masahiko Ito
雅彦 伊藤
Tsuneaki Motai
恒明 馬渡
Masataka Mochizuki
正孝 望月
Koichi Masuko
耕一 益子
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Fujikura Ltd
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Fujikura Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F7/00Elements not covered by group F28F1/00, F28F3/00 or F28F5/00
    • F28F7/02Blocks traversed by passages for heat-exchange media
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/0275Arrangements for coupling heat-pipes together or with other structures, e.g. with base blocks; Heat pipe cores
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/02Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of carbon, e.g. graphite

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は高温流体の有する熱をヒートパイプによって
輸送して低温流体に与える形式の熱交検器に関するもの
であり、例えば各種の製造プラントから生じる高温排ガ
スや廃液から熱回収する場合に利用することができる。
 1− 従来技術 周知のようにヒートパイプは、コンテナである密閉管の
内部に封入した作!!l流体が、加熱されて気化し、ま
た放熱して液化することにより、子の潜熱として熱輸送
するものであって、見掛はトの熱伝導率が極めて高い特
性を有している。そこで従来、ヒートパイプを熱交換器
に利用しており、この種の所謂ヒートパイプ式熱交換器
では、高温ガス等の流体との間の熱伝達面積を容易に広
くすることができ、またヒートパイプ自体の熱抵抗は無
視できる程度に小さいから、熱授受させるべき流体が離
れた位置にあっても、あたかも1枚の金属壁を通して熱
交換していると同等の熱交換効率を得ることができ、し
かもヒートパイプ自体外部動力なしに動作するから、熱
伝達面積を容易に広くできることと相まって、コンパク
トな構成とすることができるなどの利点がある。
しかるにヒートパイプの外装体をなす密閉管の素材は、
作動流体との適合性やぬれ性等を重視して決められるか
ら、熱授受させるべき^温ガスや2− 低温ガス等の流体が、極めて高い腐蝕性を有していたり
、核燃料廃棄物のように放射性のものであったりした場
合には、強度や耐久性等の点からして従来一般に使用さ
れているヒートバイブを使用することができない。この
ような場合、チタンやジルコニウム等の金属を用いてヒ
ートバイブのコンテナや熱交換器のその他の部分を造れ
ば、耐食性や耐久性をわずかながら向上させることがで
きる。しかしながら、この種の金属材料は機械加工が難
しいのみならず、高価であるから、ヒートバイブ式熱交
換器自体相当高価になる問題がある。
発明の目的 この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、耐食性
に優れ、しかも容易に製造することができ、さらには熱
交換効率を損うことのないヒートバイブ式熱交換器を提
供することを目的とするものである。
発明の構成および作用 この発明は、カーボン製のブロックにヒートバイブの少
なくとも一方の端部を挿入し、かつそのブロックに、ヒ
ートバイブに対し非接触状態で高温流体もしくは低温流
体を流通させる流路を形成したことを特徴とするもので
ある。ここで、カーボン製のブロックを用いた理由を説
明すると、カーボンは酸やアルカリ、放射性物質に対し
て安定しているうえに、鉛やチタン等耐食性のある金属
に比べて数倍ないし数十倍の熱伝導率を有しており、ま
た熱膨張係数が小さいために熱IIIに強く、さらにあ
る程度軟質であるから機械加工が容易である等の利点を
有しているからである。したがってこの発明では、前記
ブロックの流路に腐蝕性の流体を流すことにより、ヒー
トバイブを腐食させずに、かつ効率良く熱交換を行なわ
せることができる。
実施例 以下この発明の実施例を添付の図面を参照して説明する
第1図はこの発明の一実施例を示す略解図であって、直
方体状の2個のカーボン製ブロック(以下カーボンブロ
ックと記す)1が、上下方向に所3一 定の間隔離れて配置されており、これらのカーボンブロ
ック1.2に複数本のヒートバイブ3の上下各端部がそ
れぞれ差し込まれ、かつ各ヒートバイブ3のうち各カー
ボンブロック1.2の中間部で露出している部分は、断
熱被覆する等適宜の断熱処理を施すことにより、断熱部
4とされている。
したがって前記ヒートバイブ3は、上下台カーボンブロ
ック1.2の間で熱輸送するよう構成されている。また
各カーボンブロック1.2には、熱授受させるべき流体
を流通させる流路5.6が、前記ヒートバイブ3に対し
直交する方向(水平方向)に向け、かつヒートバイブ3
を差し込んだ孔と連通しないよう形成されている。
したがって下部カーボンブロック1における流路5内に
高温の1次流体日を流し、これに対し上部カーボンブロ
ック2における流路6内に低温の2次流体Cを流せば、
1次流体Hの有する熱がカーボンブロック1を介してヒ
ートバイブ3に伝わり、その結果ヒートバイブ3内の作
動流体が蒸発するとともに、その蒸気が蒸気圧の低い上
端部に4− 流れた後、上部カーボンブロック2に対して放熱するこ
とにより液化し、そして上部カーボンブロック2の流路
6内を流れる2次流体Cが加熱される。すなわち1次流
体日と2次流体Cとの間で、ヒートバイブ3および各カ
ーボンブロック1.2を介した熱交換が生じる。その場
合、1次流体Hもしくは2次流体Cのいずれか少なくと
も一方、もしくは1次および2次の各流体H,Cが強酸
等腐蝕性に冨むものであっても、カーボンブロック1.
2はそのような流体に対して安定であり、しかも各流体
81Gはヒートバイブ3に接触せずに流路5.6内を流
れるから、前述した熱交換器ではヒートバイブ3を腐食
せずに各流体H,Cの間で熱交換を行なわせることがで
きる。またカーボンハ熱伝導率が高い(約110kca
l/If −hr−’C)から、従来のヒートバイブ式
熱交換器と比較して熱交換効率が特に低下することはな
い。さらにカーボンは熱膨張係数が小さく(約0.3i
m/m )、熱衝撃に強いから、上記の熱交換器では、
1次流体Hもしくは2次流体Cを急激に流しても前記カ
−ポンブロック1.2がひび割れたり破断したりするお
それがない。
なお、低温の2次流体Cが空気のように特には腐蝕性が
ないガスである場合は、2次流体Cをヒートバイブ3に
接触させても支障はなく、このような場合には第2図に
示すように構成すればよい。
すなわち第2図において、ヒートバイブ3の下端部がカ
ーボンブロック1に差し込まれるとともに、そのヒート
バイブ3の上端部にフィン7が取付けられている。そし
て前記カーボンブロック1には、高温でかつ腐蝕性のあ
る1次流体Hを流すための流路5が、ヒートバイブ3を
差し込んだ孔に連通しないよう形成され、またヒートバ
イブ3のフィン7を取付けた上端部がダクト(図示せず
)の内部等低温の2次流体Cが流通する個所に設冒され
ている。
したがって第2図に示す構成の熱交換器においても、腐
蝕性のある1次流体Hが、カーボンブロック1における
流路5内を流れてヒートバイブ3に接触しないから、ヒ
ートバイブ3を腐食させず、しかも熱交換効率を損わず
に1次流体Hと2次流体Cとの間で熱交換させることが
できる。
第3図および第4図は3流体型の熱交換器にこの発明を
適用した例を示す略解図である。先ず第3図に示す構成
から説明すると、上部カーボンブロック2が2つに分割
されており、下端部を下部カーボンブロック1に差し込
んだヒートバイブ3の上端部が、上部の各カーボンブロ
ック2A12Bに差し込まれ、かつ上部の各カーボンブ
ロック2A、2Bに、ヒートバイブ3に対し非接触状態
で2次流体CI 、C2を流す流路6A、6Bが形成さ
れている。
したがって第3図に示す構成では、1次流体Hの有する
熱が、ヒートバイブ3を介して上部の各カーボンブロッ
ク2A、2Bに伝えられ、ついでこれら上部の各カーボ
ンブロック2A、2Bにおける流路6A16B内を流れ
る2次流体C1,G2に伝えられ、結局第3図に示す構
成では、1次流体Hと第1の2次流体CIとの間、およ
び1次流体Hと第2の2次流体C2との間の2態様に熱
7− 交換を行なわせることができる。
また第4図に示す構成は上部のカーボンブロック2を上
下に2分割するとともに、分割した各カーボンブロック
2A、2Bを上下に所定間隔離し、さらに下端部を下部
のカーボンブロック1に差し込んだヒートバイブ3の上
部側を、分割した上部台カーボンブロック2A12Bに
貫通させたものである。
したがって第4図に示す構成では、1次流体Hより低温
の第1の2次流体CIおよび第2の2次流体C2を、上
部のカーボンブロック2A、2Bのそれぞれにおける流
路6A、6Bに流せば、ヒートバイブ3が下部から上部
に熱輸送するために、1次流体Hと第1の2次流体C1
との問および1次流体Hと第2の2次流体C2との間の
2態様に熱交換を行なわせることができる。
なお、上述した各実施例では、下部から上部に向けて熱
輸送して1次流体と2次流体との間で熱交換させる構成
としたが、この発明では、カーボンブロックを水平面内
で配列することにより、水8− 平方向に熱輸送させて熱交換させる構成としてもよい。
またこの発明では、1次流体を流すためのカーボンブロ
ックと2次流体を流すためのカーボンブロックとの配置
は、多種の組み合わせが可能であり、上述した実施例に
限られものではない。
さらにヒートバイブの中間部をコルゲート管によって構
成することにより、ヒートバイブに可撓性を付与した構
成としてもよい。またさらにカーボンブロックにおける
流路のスケールを除去するために、温水や力性ソーダ液
等の洗浄液をカーボンブロックの流路に流し込みかつ排
出するための洗浄液流路を必要に応じて設けてもよい。
発明の効果 以上の説明から明らかなようにこの発明によれば、熱交
換させるべき1次流体もしくは2次流体とヒートバイブ
との間の熱授受はカーボン製のブロックを介して行ない
、前記の流体がヒートバイブに接触しないから、ヒート
バイブの外装体であるコンテナを銅やアルミニウム等通
常用いられている金属管で構成した場合であっても、腐
蝕性の高い1次流体や2次流体によってヒートバイブが
腐食されるおそれがなく、したがってチタンやジルコニ
ウム等の高価な金属を使用する必要がないために、安価
な熱交換器を得ることができ、同時に加工性の良い熱交
換器とすることができる。またカーボンは耐食性に優れ
ているとともに、熱伝導率が高く、かつ熱衝撃に強いか
ら、この発明によれば、熱交換効率が良く、また急激な
温度変化に耐えることのできる熱交換器を得ることがで
きる。4、図面の簡単な説明 第1図はこの発明の一実施例を示す概略的な斜視図、第
2図はこの発明の他の実施例を示す概略的な正面図、第
3図はこの発明の第3の実施例を示す概略的な正面図、
第4図はこの発明の第4の実施例を示す概略的な正面図
である。
1.2.2A、2B・・・カーボンブロック、 3・・
・ヒートパイプ、 5.6.6A、6B・・・流路、H
・・・1次流体、 C,C+ 、C2・・・2次流体。
11−

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 高温流体と低温流体との間でヒートパイプを介して熱授
    受させるヒートパイプ式熱交換器において、前記ヒート
    パイプの少なくとも一方の端部がカーボン類のブロック
    に挿入させるとともに、そのブロックにピー1〜パイプ
    に対し非接触状態で高温流体もしくは低温流体を流通さ
    せる流路が形成されていることを特徴とするカーボンブ
    ロック型ヒートパイプ式熱交換器。
JP19085983A 1983-10-14 1983-10-14 カ−ボンブロツク型ヒ−トパイプ式熱交換器 Granted JPS6082782A (ja)

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JPH0526118B2 (ja) 1993-04-15

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