JPS62182593A - 分離型ヒ−トパイプ熱交換器 - Google Patents

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〕 本発明は分離型ヒートパイプ熱交換器に係り、特に熱回
収側の温度を所望な値に設定できる分離型ヒートパイプ
熱交換器に関する。

〔従来の技術〕

この種の分離型ヒートパイプ熱交換器は、第３図に示す
ように、管路１及び管路２をもって伝熱管３及び伝熱管
４を接続し連通ずることにより循環系を形成させ、この
循環系に熱媒体を封入して構成されている。しかして、
伝熱管４を熱源としての高温流体（ガス）５中に置き、
伝熱管３をプロセス流体（ガス）６中に置くことにより
、管路１は媒体蒸気管、管路２は媒体液管、伝熱管３は
凝縮部伝熱管、及び伝熱管４は蒸発部伝熱管となる。以
下、これらの名称を用いて説明することにする。

蒸発部伝熱管４における媒体は、高温ガス５の熱を吸収
することにより蒸発し、媒体蒸気管１を通って凝縮部伝
熱管３に至り、ここでプロセスガス６を加熱することに
より凝縮する。また、この液化した媒体は媒体液管２を
通って再び蒸発部伝熱管４へ戻り、高温ガス５の熱を吸
収するという熱サイクルを形成することになる。これに
より、高温ガス側の熱を低温側（プロセス側）に効率よ
く伝達することができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述の如き熱交換器によれば、高温ガス５側のガス量、
温度あるいはガス組成が変化すると、この熱量変化に比
例してプロセス側の回収熱量も変化することになるため
、このプロセスガス６の温度が変化してしまうことにな
る。

また、かかる熱交換器を使用する目的によっては、高温
ガス側の熱量変化に関係なく、プロセス側流体の温度を
一定に保つようにしたり、あるいは所望の温度に変化さ
せたりしたい場合があるが上記熱交換器ではそのような
要求に応じられないという問題点があった。

そこで、上記要求に対応する手段として、高温ガス側へ
バイパスラインを設けるという構成が考えられるが、か
かる構成の熱交換器によると、メインラインのガス量低
下時、偏流発生によって局部的な低温酸が発生し、伝熱
管の腐食発生をきたす等の悪影響を及ぼすという問題点
があった。

本発明の目的は、上述した問題点を解消し蒸発部伝熱管
側流体の温度を熱源側の状態にかかわらず所定値に調整
できる分離型ヒートパイプ熱交換器を提供することにあ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決した本発明に係る分離型ヒートパイプ
熱交換器は、媒体を蒸発させる蒸発部伝熱管及び媒体を
凝縮させる凝縮部伝熱管を媒体液管及び媒体蒸気管で連
通し、蒸発部伝熱管と凝縮伝熱管との間で熱交換する分
離型ヒートパイプ熱交換器において、凝縮部伝熱部で熱
交換された流体の温度を検出しこれが目標値となるよう
な制御信号を出力する温度調節装置と、該温度調節装置
からの制御信号に応じて蒸発部伝熱管の媒体液面を調節
することにより伝熱面積を可変する伝熱面積可変装置と
を設けてなるものである。

〔作用〕

蒸発部伝熱管で熱源流体から熱を吸収することにより蒸
発した媒体は、媒体蒸気管を通って凝縮部伝熱管にゆき
、熱負荷としての流体を加熱して凝縮する。凝縮した媒
体は媒体液管を通って蒸発部伝熱管に再び戻るというサ
イクルを繰り返す。

ここで、温度調節装置は、凝縮部伝熱管で熱交換した流
体の温度を検出し、これが目標値と異なっていると、こ
れに一致するような制御信号を出力する。これにより、
伝熱面積可変装置は、蒸発部伝熱管の液面を可変して、
その伝熱面積を可変する。したがって、媒体に取り込ま
れる熱量が変動して凝縮部伝熱管で熱交換した流体の温
度は一定となることになる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の実施例を示す系統図である。

本実施例においても、従来例と同一部材には同一の符号
を付して説明する。

本実施例は、高温ガス側蒸発部伝熱管４で蒸発した媒体
ガスが蒸気管１を通り、プロセス側凝縮部伝熱管３で凝
縮し、ここで液化した流体が媒体が媒体液管２を下って
再び蒸発部伝熱管４に戻るサイクルを成し、高温ガス５
の熱をプロセスガス６へ与熱するという従来の熱交換器
に対し、凝縮部伝熱管３によって与熱されたプロセスガ
ス６の温度を検出して所定の目標値と比較しその比較結
果を制御信号として出力する温度調節装置１０と。

該温度調節装置１０からの制御信号に応じて蒸発部伝熱
管４の伝熱面積を可変する伝熱面積変更装置２０とを付
加して構成したものである。

該伝熱面積変更装置２ｏは、蒸発部伝熱管４の上下に設
けられたヘッダを折れ曲り自由なパイプ（フレキシブル
ホース）２１を介して媒体液貯留タンク２２に接続し、
このタンク２２を油圧駆動部２３により自由に上下動可
能とし、かっこの油圧駆動部２３を油圧装置２４により
作動できるようにしたものである。油圧装置２４は、温
度調節装置１０からの制御信号により駆動できるように
なっている。

温度調節装置１０は、温度検出器１１からの検出信号を
目標値と比較し、その比較結果が零となるような制御信
号を出力する温度調節計１２と、該温度調節計１２から
の制御信号を増幅し伝送する伝送器１３とからなってい
る。

上述した実施例の動作を以下に説明する。

凝縮部伝熱管３で与熱されたプロセスガス６を温度検出
器１１で検出し、これを温度調節１２にて目標値と比較
し、プロセスガス６の温度が目標値より高くなった場合
、温度調節計１２より油圧装置２４に対して温度を下げ
る制御信号が与えられる。これにより、油圧装置２４か
ら油圧駆動部２３に与えている油圧を下げ、油圧駆動部
２３を下降させることにより媒体貯留タンク２２のレベ
ルを下げる動作に移すことになる。この媒体貯留タンク
２２のレベルが下ると、蒸発部伝熱管４の媒体がヘッド
差により貯留タンク２２へ移り、この結果、蒸発部伝熱
管４内の液レベルが下るので、伝熱に寄与する媒体量が
少なくなって伝熱面積が小さくなった効果と同一の現象
となる。したがって、媒体の蒸発量が減少し、プロセス
ガス側への熱の移動が少くなり、プロセフガス温度が下
ることになる。

一方、凝縮部伝熱管３で与熱されたプロセスガス７＝ ス６を温度検出器１１で検出し、これを温度調節計１２
にて目標値と比較したところ、プロセスガスの温度が目
標値より下った場合には、この逆に油圧装置２４に制御
信号を与えることにより、油圧駆動部２３を上昇させる
と、液貯留タンク２２のレベルが高くなり、蒸発部伝熱
管４の液レベルが上り、伝熱面積が増加するので、結果
的にプロセスガス温度を上げる作用をすることになる。

このように目標値に対するプロセスガスの温度の変化に
応じて実効的に伝熱面積を可変させることにより、プロ
セスガス温度を一定に維持することができるのである。

尚、本実施例では、伝熱面積を可変するために、蒸発部
伝熱管４内の媒体液面を貯液タンク２２を上下動するこ
とにより可変させているが、これに限らず、例えば貯液
タンク２２の容積を可変するようにして媒体液面を可変
するようにしてもよい。

第２図は本発明の他の実施例を示す系統図である。

本実施例が従来構成と異なるところは、媒体液管２の管
路中に媒体液貯留タンク３１と、液の流れを調節できる
調節弁３２とからなる流量調整装置３０による伝熱面積
変更装置２０を設け、前記流量調整装置３０の調節弁３
２を温度調節装置１０からの制御信号で駆動して蒸発部
伝熱管４内の媒体液面を変えることにより、その伝熱管
４の伝熱面積を可変するようにした点にあり、他の構成
しこは変更がない。また、温度調節装置１０は、第１図
の実施例と同一構成のものである。

このような構成の実施例の作用を説明する。

プロセスガスの温度を温度検出器１１で検出し、これを
温度調節計１２で目標値と比較したところ、プロセスガ
ス温度が目標値より高くなったので、調節計１２からの
制御信号により、調節弁３２は閉方向に作動する。これ
によって蒸発部伝熱管３内への液戻り量が少くなり（タ
ンク３１へ貯留される）、伝熱管４内の液レベルが下る
。液レベルが下ると、前記第１図の作用と同一で、プロ
セスガス温度が下る。

また、プロセスガス温度が目標値より下った場合は、こ
の逆に温度調節装置１０が作用し、調節弁３２を開方向
に作動させるので伝熱管４内の液レベルが上昇し、プロ
セスガス温度を目標値に近づけることができる。

本実施例によれば、構成が簡単になる。

上記各実施例とも高温ガスは、ボイラー等の燃焼排ガス
等を利用する場合が多く、これ等は、負荷変動運転がつ
きもので、これ等の変動により、プロセス側流体、例え
ば燃焼用空気の温度も変化し、燃焼管理等に難しい面が
あった（温度が変ると、燃焼性が変化するばかりでなく
、実流量の把握が遅れる）。しかしながら、上記各実施
例により、高温ガス側の負荷変動に関係なく、常に安定
した燃焼管理ができることになる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、凝縮部伝熱管と熱交
換した流体の温度を所定値□に維持することができると
共に、その流体の温度を自由に変えることができるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の実施例を示す系統図、第３
図は従来例を示す系統図である。 １・・・媒体蒸気管、　　２・・・媒体液管、３・・・
凝縮部伝熱管、　　４・・・蒸発部伝熱管、１０・・・
温度調節装置、 ２０・・・伝熱面積変更装置、 ３ｏ・・・流量調整装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、媒体を蒸発させる蒸発部伝熱管及び媒体を凝縮させ
   る凝縮部伝熱管を媒体液管及び媒体蒸気管で連通し、蒸
   発部伝熱管と凝縮伝熱管との間で熱交換する分離型ヒー
   トパイプ熱交換器において、凝縮部伝熱管で熱交換され
   た流体の温度を検出しこれが目標値となるような制御信
   号を出力する温度調節装置と、該温度調節装置からの制
   御信号に応じて蒸発部伝熱管内の媒体液面を調節するこ
   とにより伝熱面積を可変する伝熱面積可変装置とを設け
   てなることを特徴とする分離型ヒートパイプ熱交換器。