JPS621586Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、低温流体の通路と高温流体の通路と
の間に設けられた仕切板を貫通して前記低温流体
の通路と高温流体の通路とにまたがつて配設され
たヒートパイプを有する熱交換器の改良に関する
ものである。

従来のヒートパイプ式熱交換器は、たとえば第
１図の断面図にみられるように、低温流体ｆの通
路ａと高温流体ｅの通路ｂとの間に設けられた仕
切板ｃを貫通して、前記両通路ａとｂとにまたが
つて配設された複数本のヒートパイプｄを有して
いる。そして高温流体ｅが加熱流体となつて前記
通路ｂを通る際にヒートパイプｄに熱を与え、そ
の熱はヒートパイプｄによつて前記通路ａ側に移
送され、この通路ａを通る被加熱流体である低温
流体ｆに与えられる。すなわち、ヒートパイプｄ
を介して高温流体ｅと低温流体ｆは熱交換するよ
うになる。このようなヒートパイプ式熱交換器を
ボイラ排ガス系統に使用すると、無水硫酸を含む
ボイラ排ガスが加熱流体としての高温流体ｅであ
るため、運転停止時あるいは冷間始動時に、ヒー
トパイプｄの表面に前記無水硫酸が露結して腐食
が発生するので、それを防止するため、ヒートパ
イプｄを加熱する必要がある。この防止対策のた
めの従来の加熱方法としては、たとえば第１図に
みられるように、まず第１に、設備として、ダン
パｇとｈ、さらに別系統の加熱流体ｉを熱源とす
るガスヒータｊ、フアンｋ、ダンパｍとｎ、およ
び諸配管ダクトなどを必要とし、操作が複雑で、
保守や点検に手間がかかり、自動化が困難であ
る。第２に、高温流体ｅの通路ｂ側全体を加熱す
ることになるため、熱交換器本体表面および配管
ダクトからの放熱が大きい。第３に、部分負荷な
どの低負荷時や冷間始動時等の加熱ガス（高温流
体ｅ）の温度が低い時の露結防止を行なうには、
そのガス（高温流体ｅ）全体を酸露点以上に加熱
する必要があり、加熱流体ｉの熱量を多く必要と
する。

また第２図に示すように、シエルアンドチユー
ブ型の熱交換器を、アスフアルトなどのような低
温で凝固する高粘度の低温流体ｆを扱うものに使
用した場合、運転停止時または事故などで高温流
体ｅが停止すると、その低温流体ｆが熱交換器内
で凝固するので、従来のその凝固防止方法として
は、スチームトレース管ｐにスチームｑを送つて
加熱するか、または常用の高温流体ｅ以外の加熱
流体源ｒを使用できるときは、切換弁ｓとｔを閉
にし、切換弁ｕとｖを開にして加熱する方法が採
られていた。しかし、前記加熱流体源ｒを使用す
ることができなくて、スチームトレース管ｐにス
チームｑを通す加熱方式では、熱交換器中心部の
凝固性流体の加熱が著しく困難であり、また加熱
流体源ｒの使用が可能な場合でも、切換弁操作の
煩わしさが避けられない。

本考案は、ヒートパイプ式熱交換器において、
ヒートパイプの一端を延長してヒートパイプメタ
ル昇温部を設けることにより、腐食ガスの熱交換
器パイプ表面への露結防止および凝固性流体の熱
交換器内での凝固防止のためのシステムが簡素化
され、操作ならびに保守が容易で、無駄な放熱が
少なく、しかも、ヒートパイプメタル温度制御の
自動化が容易であつて、かつ、ヒートパイプの全
長に渡つて加熱むらがなく、また耐食性の点で安
価なヒートパイプ材料の使用が可能な熱交換器を
提供することを目的とするものである。

このため、本考案の構成は、低温流体の通路と
高温流体の通路との間に設けられた第１仕切板を
貫通して前記低温流体の通路と高温流体の通路と
にまたがつて配設されたヒートパイプを有し、か
つ、前記高温流体の通路に隣接して第２仕切板を
介して設けられたヒートパイプメタル昇温部を備
え、しかも、前記ヒートパイプが該ヒートパイプ
メタル昇温部のほうに延長状に配置されて前記第
２仕切板を貫通して前記ヒートパイプの一端が該
ヒートパイプメタル昇温部に至つていることを特
徴としている。

以下、本考案の一実施例について第３図によ
り、またその使用の一例について第４図により説
明する。

第３図において、１は低温流体の通路、２は高
温流体の通路、３はヒートパイプメタル昇温部で
ある。４は前記低温流体の通路１と高温流体の通
路２の間に設けられた第１仕切板、５は前記高温
流体の通路２とヒートパイプメタル昇温部３の間
に設けられた第２仕切板である。６はヒートパイ
プで、第１仕切板４を貫通して低温流体の通路１
と高温流体の通路２とにまたがつて配設されてい
るとともに、高温流体の通路２からヒートパイプ
メタル昇温部３のほうに延長状に配設されて第２
仕切板５を貫通してその一端がヒートパイプメタ
ル昇温部３に至つている。すなわち、この熱交換
器は、低温流体の通路１と高温流体の通路２とヒ
ートパイプメタル昇温部３の、３つのセクシヨン
に分割されていて、ヒートパイプ６がこれら３つ
のセクシヨンにまたがつている。なお矢印７は低
温流体の流入を、矢印８は高温流体の流入を、矢
印９は後述するヒートパイプ加熱流体の流入を、
それぞれ示している。

第３図に示すように構成された熱交換器におい
ては、通常はヒートパイプメタル昇温部３を使用
しないで、高温流体８を加熱流体としてその通路
２に流し、ここでヒートパイプ６に熱を与える。
すると、その熱はヒートパイプ６によつて低温流
体７の通路１に移送され、この通路１を通る被加
熱流体である低温流体７に与えられる。すなわ
ち、通常では、ヒートパイプ６を介して高温流体
８と低温流体７は熱交換するようになる。そし
て、運転停止時などで、低温流体７または高温流
体８の物理的性質または化学的性質により、熱交
換器内での流体の凝固の防止またはヒートパイプ
６の表面への腐食性物質の露結の防止などのため
に、ヒートパイプ６を加熱する必要があるとき
は、適当な加熱流体９をヒートパイプメタル昇温
部３に送つてヒートパイプ６の一部を加熱するこ
とにより、ヒートパイプ６の伝熱特性からヒート
パイプ６の全長に熱が伝わり、速かに、ほぼ均一
なメタル温度に昇温する。

第４図は本考案によるヒートパイプ式熱交換器
の使用の一例を示したもので、高温流体８として
ボイラの排ガスを用いている例である。前述のよ
うに、ボイラ停止時および冷間始動もしくは部分
負荷時などに、排ガス（高温流体８）の温度が該
ガス中に含まれる無水硫酸（SO₃）の露結温度以
下になると、ヒートパイプ６の表面に硫酸が露結
してヒートパイプ６を腐食させることがある。こ
れを防止するために、流量調節弁１０を介して適
当な加熱流体９をヒートパイプメタル昇温部３に
送給してヒートパイプ６を加熱するようにしたも
のである。そしてヒートパイプメタル温度の設定
の自動化を行なうため、ヒートパイプ６のメタル
表面に温度センサ１１を取付け、また温度調節器
１２なども設けている。すなわち、温度センサ１
１によりヒートパイプ６のメタル表面温度を検出
し、その温度が設定温度になるように、つまり、
この場合は無水硫酸の露結温度より高い適当な温
度になるように、温度調節器１２が作動して流量
調節弁１０を自動的に操作し、ヒートパイプメタ
ル昇温部３への加熱流体９の流量を自動調節させ
るようにしている。したがつて、第１図の場合に
比較して自動化も単純なシステムで可能となる。

なお第４図において、高温流体８がボイラの排
ガスである場合について説明したが、かりに、低
温流体７と高温流体８の少なくとも一方が凝固性
液体であつて、事故などで高温流体８が停止した
時、前述と同様にして、ヒートパイプメタル昇温
部３へ加熱流体９を流してヒートパイプ６のメタ
ル温度を必要温度に保ち、熱交換器内の流体が凝
固するのを自動的に防止することが可能となる。
この場合も、ヒートパイプメタル温度制御の自動
化が容易に可能である。

このように、本考案は、ヒートパイプ式熱交換
器において、高温流体の通路に隣接して第２仕切
板を介して設けられたヒートパイプメタル昇温部
を備え、しかも、ヒートパイプが前記高温流体の
通路から該ヒートパイプメタル昇温部のほうに延
長状に配設されて前記第２仕切板を貫通して前記
ヒートパイプの一端が該ヒートパイプメタル昇温
部に至つているから、運転停止時などで、低温流
体または高温流体の物理的性質または化学的性質
により、熱交換器内での流体の凝固の防止または
ヒートパイプの表面への腐食性物質の露結の防止
のために、ヒートパイプを加熱する必要があると
きは、適当な熱エネルギーを前記ヒートパイプメ
タル昇温部に送つてヒートパイプの一部を加熱す
ることができ、したがつて、第４図の例でも説明
したが、システムが簡素化され、その操作および
保守が容易となり、無駄な放熱が少なく、省エネ
ルギー型となり、またヒートパイプメタル温度制
御の自動化が容易となる。しかも、ヒートパイプ
温度が全長に渡つて均一となるため、加熱むらが
なくなり、部分露結や部分凝固の防止に役立つば
りでなく、とくに、腐食性ガスを扱う場合には、
耐食性の点で安価な材料のヒートパイプが採用可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の熱交換器の１つの例を示した説
明図、第２図は同じくもう１つの例を示した説明
図、第３図は本考案の一実施例を示した断面図、
第４図は本考案による熱交換器の使用の一例を示
した説明図である。 １……低温流体の通路、２……高温流体の通
路、３……ヒートパイプメタル昇温部、４……第
１仕切板、５……第２仕切板、６……ヒートパイ
プ、７……低温流体、８……高温流体、９……ヒ
ートパイプ加熱流体、１０……流量調節弁、１１
……温度センサ、１２……温度調節器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 低温流体の通路と高温流体の通路との間に設け
   られた第１仕切板を貫通して前記低温流体の通路
   と高温流体の通路とにまたがつて配設されたヒー
   トパイプを有し、かつ、前記高温流体の通路に隣
   接して第２仕切板を介して設けられたヒートパイ
   プメタル昇温部を備え、しかも、前記ヒートパイ
   プが該ヒートパイプメタル昇温部のほうに延長状
   に配設されて前記第２仕切板を貫通して前記ヒー
   トパイプの一端が該ヒートパイプメタル昇温部に
   至つていることを特徴とする、熱交換器。