JPS6155586A

JPS6155586A - 分離型ヒ−トパイプ

Info

Publication number: JPS6155586A
Application number: JP59178918A
Authority: JP
Inventors: Keiya Kasai; 笠井　啓也; Masaaki Kono; 雅昭河野
Original assignee: Nihon Cement Co Ltd
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 1984-08-28
Filing date: 1984-08-28
Publication date: 1986-03-20

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】ａ、産業上の利用分野本発明は、熱輸送量を制御できるようにした分離型ヒー
トパイプ（以下、５ＩＩＰと言う）に関する。

ｂ、従来の技術従来、工場のレイアウトなどから、熱源と被熱体とが離
間している場合の伝熱方法の一つとして５ＩＩＰが用い
られ、また、各種産業で用いる炉や乾燥機からの排ガス
の顕熱をクリーンエネルギとして取り出し活用する方法
としても５ＩＩＰは重要な伝熱装置であり、各方面で使
用されている。

この５ＩＩＰは、熱源側を受熱部、被ｆ４Ｈ体側を放熱
部と称し、各部に伝熱パイプ群とへンダーとを設け、各
部の間を断熱管路で連結している。その系内には、５Ｉ
ＩＰの使用温度に合わせて種々の作動媒体が封入される
。

Ｃ０発明が解決しようとする問題点従来の５ＩＩＰは、熱源から被熱体へ単に熱を輸送する
装置であるため、熱源の温度変動がそのまま被熱体に伝
熱される。したがって、温度変］ｉＪＪが大きい排ガス
熱を！；４シ源とした場合、温度を狭い範囲でコントロ
ールしなければならないような操業に利用するには、従
来の５ＩＩＰは不通過なものであった。

ｄ１問題点を解決するための手段本発明は、上記５ＩＩＰの欠点を解消するためになされ
たもので、熱源の温度が変動しても被熱体側の温度を容
易にコントロールでき、狭い温度範囲で安定して使用で
きる５ＩＩＰを提供するもので、その要旨は、受メ：ハ
部と放熱部とその間に設けられた断メ；４シ管路等を含
む循環系を備え、該循環系内の作動媒体の蒸気圧を検出
するための検出手段と、該検出手段の検出値によって上
記循環系内の作動媒体の量を調節するための調節手段を
設けたことを特徴とする分離型ヒートパイプにある。

本発明の伝熱装置は、例えば人工水晶育成炉のように加
熱温度範囲が３５０〜４００°Ｃと非常に狭く、かつ数
十日にわたって加熱し続けねばならない装置に対して、
６１．に度変動の大きい排ガスの顕熱を熱源として用い
る場合兜伝熱装置として最適である。

ｅ、実施例以下、第１図に示す実施例を参照しながら本発明を説明
する。

第１図において、１は受熱部であゲで、これは、たとえ
ばロータリーキルン、高；ア、メソシ凪炉からの高温排
ガスの通過する煙道２に設置される。譲受熱部１は、フ
ィン３を０１）７えた受熱パイプ４とへ・ノダー５を備
えている。６ば、第１放３；ＪＨ部であり、放具胃マイ
フ゛７とヘッダー８を係フえている。９は第２放熱部で
、これはヒータ部１０とヘッダー１）からなる。各ヘッ
ダー５．８．１）間は、断熱された管路１２．１３．１
４．１５で連結され、断熱部を形成している。

これらヘッダーおよび管路内には、一般に、水。

アンモニアが作動媒体として用いられる。この作動媒体
１６は、煙道２内に配設されている５ＩＩＰＯ受熱パイ
プ４で加熱され蒸発し、管路１２および１３を経由して
ヘッダー８および１）に移動する。へ・ノダー８内に到
達した作動媒体ｌ工気は放熱パイプ７を上昇し、放熱し
、凝縮したのち、再びへ・ノダー８に落下し、管路１４
を通ってヘッダー５に還流する。

一方、ヘッダー１）に到達した作動媒体蒸気は、咳ヘソ
グーのヒータ部１０で放熱、凝縮し、管路１５を通って
ヘッダー５に５ｒＸ流する。還流した作動媒体は、受熱
パイプ４で再び加熱され、蒸発する。

このように封入されている作動媒体１６は、蒸発。

ｌガ縮を繰返しながら熱輸送を行なう。

以上説明した５ＩＩＰの受熱部１．管路１２．１３．１
４゜１５、放熱部６および９は全体で一つの大きなヒー
トパイプを構成しているが、放熱部６の放熱パイプ７は
上部が放熱側低温部、下部が受熱側高温部であり、それ
自体でも通常型ヒートパイプを構成している。なお、放
熱パイプ７は使用する作動媒体を勘案して、適宜にウィ
ツクを設け、材質を選択することが好ましい。

前記排ガスの温度は前駆工程の操業条件に左右され、変
動する。このような排ガスを単にＳＨＰで熱輸送した場
合、たとえば、排ガス温度が上昇すると作動媒体の蒸気
量は増し、系内の圧力は上昇する。それにつれて、作動
媒体の沸点が上昇し、熱輸送金は増加して、放熱部にお
ける温度が上昇する。したがって、このような従来の５
ＩＩＰは、排ガスの温度変’ＦＪＪをそのまま放熱部に
伝えるので好ましくない。

本発明は、上記弊害をなくすため、排ガス温度の変動に
対し、作動媒体蒸気量を自動制御するものである。

以下、第１図にしたがい、その制御手段を説明する。

管路１２に分岐管路１７を接Ｉｊｊし、該分岐管路１７
に圧力検出器１８および弁１９を設ける。圧力検出器１
８は、検出した検出値を制御装置２０に伝える。制御装
置２０は、設定圧力値と検出値とを地絞して、管路１２
の内圧が目標設定値以上であれば弁１９を開き、管路１
２の蒸気を分岐管路１７を介して逃して内圧を下げ、内
圧が目標設定値に等しくなれば弁１９を閉じ、かくして
管路内の作動媒体の蒸気圧を常に一定にする。

一方、弁１９の後方に設けた流量検出器２１により排出
された作動媒体蒸気量を測定し、それを制御装置２０に
伝える。１ｌｉｌ＋御装置２０は、その′：′ム気量に
相当する量の作動媒体を系内に供給ず６ために、弁２２
を開放し、ポンプ２３を始動させ、作動媒体１τｖ２４
から管２５を通って受熱部４のヘッダー５に作動媒体１
６を供給する。

こうして、５ＩＩＰ内の圧力を自動制御し、それによっ
て放熱部６および９およびヘッダー８および１）への作
動媒体蒸気量をコントロールする。

なお、２６は、作動媒体蒸気の凝縮装置であり、流量検
出器２１を通過した該蒸気を液化９回収し、作動媒体と
して再利用させるため、上記作動媒体槽２４に連通ずる
。また、要すれば、不凝縮ガスの１井出も凝ｉ宿装置で
行なう。

第２図〜第５１２１は、人工水晶育成炉に本発明の伝）
；ハ装置を適用した場合を示し、菌中３１は人工水晶育
成炉々体、３２はその内部に設けた対流制御板である。

該板３２の上下に種水晶３３．屑水晶３４が装填されて
いる。６は、炉体３１の外側に設りられた本発明の分離
型ヒートパイプの第１放熱部であり、７は放熱パイプ、
８はヘッダーである。９は炉体３１の底部に設けられた
第２放熱部である。図示しないが、第１放熱部６と第２
放熱部９の周囲は、ｐ１４伝導性の良好な金属粉末が充
愼され、その外側は断熱材でおおわれている。なお、作
動媒体としては、水銀、ナトリウム、ナフタリン、ジフ
ェニル等が用いられる。

本発明の分離型ヒートパイプは、上述したように、作動
媒体の蒸気量が制御されるので、放熱パイプ７は人工水
晶育成炉の側面を加熱し、第２放熱部９ばその底面を加
熱する。それによって炉体３１内の屑水品３４が装填さ
れている溶１光帯域は種水晶３３が装填されている結晶
帯域に比しわずかながら高温に保持され、かつ、その加
熱温度は排気ガスの変動に係わらず、はぼ一定に維持さ
れる。

以上の説明では、一つの受熱部に対して二つの放熱部６
および９としたが、さらには大容量の人工水晶育成炉で
は、第５図に示すように、側面の放熱部をいくつかに分
けた一受！゛ハ部多放３’、Ｊ５部型、または受熱部を
多くした多量熱部−放（，１９部型など、いろいろ組合
わせがあるが、いずれにも本発明を適用することができ
る。

なお、上記実施例においては、受ダＪ）部１を通常型ヒ
ートパイプである受熱パイプ４とへ、ダー５とで構成し
ているが、本発明はこれに１）υら−Ｊ゛、例えばヘッ
ダー５の下部を下方に突出させ、この突出部分を受熱パ
イプ４に置き替えたものとして構成することもできる。

これとは反対に、第１放熱部においては、ヘッダー８と
一体に形成された放熱パイプ７の替わりに、通常型ヒー
トパイプを採用し、該放熱部を放熱パイプ７を有さない
ヘッダー８と通常型ヒートパイプとで構成することもで
きる。これらのいずれによって受熱部１及び放熱部６を
構成するかは、本発明が適用される対象を考広に入れ、
適宜決定されるのが好ましい。

また、上記実施例は人工水晶育成かに適用されているが
、本発明の適用範囲はこれに止まるものではなく、廃熱
を利用できるものであればいかなるものについても適用
できる。

さらに、上記実施例では、ヘッダー１）に工１）達した
作動媒体蒸気が、放熱、Ｉｉ縮した後、重力によって管
路１５を介してヘッダー５に還流されるようにしている
が、重力に替えてポンプを採用して還流させるようにし
ても良い。

さらにまた、上記実施例では、分岐管路１７を断熱磨・
路たる管路１２．１３から分岐させているが、本発明は
これに限らず、受熱部１または放熱部６から分岐管路１
７を分岐させるようにしても良く、要は、作動媒体６の
蒸気を抽出できる所であれば循環系内のどこに分岐管路
１７を連設しても良い。

［０発明の詳細な説明したとおり本発明によれば、変動の大きい各種排
ガスの顕熱を熱４ｉａ送中に十分制御できる。したがっ
て、そのような熱源から温度管理の厳しい人工水晶￥７
成炉のような設０；１７への伝熱装置としてＳ　ＩＩ　
＋１を使用することが可能になった。

また、従来温度制御ができなくて排出されていたＪ）Ｉ
：　ｊ；４４を有シＪ店用できるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における熱良制御装置付きＳＨＰの系統
図、第２図は人工水晶育成炉に本発明を適用した場合の
側断面図、第３図は第２図Ａ−Ａ線による切断面図、第
４図は第２図Ｂ−Ｂ線によるＬＪ′Ｊ断面図、第５図は
本発明を他の人工水晶育成炉に適用した場合の側断面図
である。１・・・受熱部、　　　　　２・・・煙道、４・・・受
熱パイプ、　　５，８．１）・・・へ、ダー、６．９・
・・放熱部、　　７・・・放熱パイプ、１０　・・・ヒ
ータ部、　　　１２．１３．１４．１５−ＩＪｆｒ熱管
路、１６・・・作動媒体、　　　１７・・・分岐管路、
１８・・・圧力検出器、　　１９．２２・・・弁、２０
・・・制御装置、　　　２１・・・流■検出器、２３・
・・ポンプ、　　　　２４・・・作動媒体槽、２６・・
・凝縮装置。第２図第３図第５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）受熱部と放熱部とその間に設けられた断熱管路を
含む循環系とを備え、該循環系内の作動媒体の蒸気圧を
検出するための検出手段と、該検出手段の検出値によっ
て上記循環系内の作動媒体の量を調節するための調節手
段を設けたことを特徴とする分離型ヒートパイプ。
（２）検出手段が、循環系に設けた分岐管路と、循環系
又は分岐管路に設けた蒸気圧検出器であり、調節手段が
、上記分岐管路に設けた上記流量検出器と、検出された
蒸気圧の値に応じて制御される弁と、該弁によって排出
される蒸気量に対応して、受熱部に作動媒体を補給する
補給手段からなることを特徴とする特許請求の範囲第（
１）項記載の分離型ヒートパイプ。
（３）上記分岐管路が、凝縮装置を介して上記作動媒体
供給手段に連通していることを特徴とする特許請求の範
囲第（１）項または第（２）項記載の分離型ヒートパイ
プ。