JP2013151299A - 加温装置 - Google Patents

Abstract

【課題】効率的に加温を実施可能な加温装置を提供する。
【解決手段】実施形態の加温装置は、貯油タンクの内部に収容された油を加温する加温装置であって、板状体の半導体熱交換素子を熱源として内蔵し、前記貯油タンクの外側に加熱面が接するように設置されるパネル型ヒータを有する。
【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、加温装置に関する。

火力タービンや原子力タービンには、蒸気弁の駆動のために、ＥＨＣ高圧油圧発生装置が設けられている。この装置には、リン酸エステル系ストレート油などのＥＨＣ油（電気−油圧式制御装置用作動油）が使用されている。この油は、通常の運転時には、ヒーティングポンプ、スペースファンヒータ、オイルクーラなどの装置によって、常時、適正な性状や温度になるように管理調整が行われている。

ＥＨＣ油は、使用に伴い性状が変化して機器の動作に影響を与える可能性があるため、プラント運転時もサンプリング管理がされており、劣化した油は、従来は停止時に新油と入替え、旧油は、廃棄や貯蔵されてきた。しかし近年は環境対策のため廃棄量を低減することが要求され、現在では、タービンの定期点検時に、油中の水分量や全酸価などを正常値に回復させて再使用すべく、油清浄化（オイルコンディショニング）が行われる。油清浄化の際には、主油タンクとは別に仮設された貯油タンクが用いられる。

低温下で油清浄化の処理を行った場合、油の粘度が高い状態になるので、油清浄化の処理効率が悪化する。具体的には、ろ過を効率的に行うことが容易でない。このため、油の粘度を下げるために、油を加温している。たとえば、投げ込み式ヒータ，ランプ，蒸気などの熱源を用いて加温している（たとえば、特許文献１参照）。

特開平１０−３１８４９１号公報

油の加温の際に、投げ込み式ヒータのように油に直接接触するものを用いる場合には、局所的に油が高温になるので、油が劣化する場合がある。また、タンクの一部を開放して投入する際に他の異物が油に混入する場合がある。

一方で、ランプで加熱する場合や蒸気を配管に通して加熱する場合のように、熱源が油に直接接触しない場合には、適正な温度になるまでに長時間を要する場合がある。また、この場合には、配管設備や付帯設備などの別の設備が必要になってコストアップになるので、仮設のタンクに設置することは適切でない。

上記のような事情から、効率的に油を加温することが容易でない。

したがって、本発明が解決しようとする課題は、効率的に油を加温可能な加温装置を提供することである。

実施形態の加温装置は、貯油タンクの内部に収容された油を加温する加温装置であって、板状体の半導体熱交換素子を熱源として内蔵し、前記貯油タンクの外側に加熱面が接するように設置されるパネル型ヒータを備える。

本発明によれば、効率的に油を加温可能な加温装置を提供することができる。

図１は、第１実施形態に係る加温装置の要部を示す正面図である。 図２は、第１実施形態に係るパネル型ヒータの要部を示す断面図である。 図３は、第１実施形態に係るパネル型ヒータの設置の状態を示す図である。 図４は、第１実施形態に係る貯油タンクを示す概念図である。 図５は、第１実施形態に係るパネル型ヒータの設置方法を示す側面図である。 図６は、第１実施形態に係るパネル型ヒータに電源を供給する際に用いるケーブルを示す図である。 図７は、第１実施形態に係るパネル型ヒータの設置および接続に関して、他の変形例を示す図である。 図８は、第１実施形態に係るパネル型ヒータの設置および接続に関して、他の変形例を示す図である。 図９は、第２実施形態に係るパネル型ヒータを示す正面図である。 図１０は、第３実施形態に係るパネル型ヒータの設置方法を示す側面図である。 図１１は、第４実施形態に係る加温装置を示す斜視図である。

実施形態について、図面を参照して説明する。

＜第１実施形態＞
［Ａ］加温装置の構成について
図１は、第１実施形態に係る加温装置の要部を示す正面図である。

加温装置は、図１に示すように、パネル型ヒータ１０を含む。パネル型ヒータ１０は、筐体１１と取手１２と電源コネクタ１３と取付部２１とを有し、筐体１１の正面側の面に、取手１２と電源コネクタ１３とが設けられている。そして、筐体１１の上部と下部とのそれぞれに、取付部２１が設けられている。各部材は、耐油性を有する材料で形成されている。

図２は、第１実施形態に係るパネル型ヒータ１０の要部を示す断面図である。図２は、パネル型ヒータ１０の端部における断面を拡大して示している。

パネル型ヒータ１０は、図２に示すように、筐体１１と、半導体熱交換素子３１と、絶縁防水材４１と、第１断熱材５１と、第２断熱材５２と、第３断熱材５３とを有する。詳細については後述するが、パネル型ヒータ１０は、貯油タンク（図２では図示なし）の外側に加熱面１１Ｈが接するように設置され、その貯油タンクを直接加温して、その貯油タンクの内部に収容された油を加温する。

筐体１１は、図２に示すように、収容部１１Ａとカバー部１１Ｂとを含む。収容部１１Ａとカバー部１１Ｂとのそれぞれは、たとえば、アルミニウムを用いて形成されている。収容部１１Ａは、内部の収容空間において、半導体熱交換素子３１と絶縁防水材４１と第１断熱材５１とを、加熱面１１Ｈ側から背面１１Ｒ側へ向かって順次収容している。そして、収容部１１Ａの収容空間を覆うように、カバー部１１Ｂが収容部１１Ａに設置されている。収容部１１Ａとカバー部１１Ｂとの間には、第２断熱材５２と第３断熱材５３とが介在するように設置されている。

半導体熱交換素子３１は、図２に示すように、筐体１１に内蔵されている。半導体熱交換素子３１は、筐体１１の加熱面１１Ｈを被覆するように設置されている。半導体熱交換素子３１は、発熱部分が面状であり、加熱面１１Ｈの全体に半導体熱交換素子３１からの熱が伝達する。半導体熱交換素子３１は、たとえば、ゲルマヒータ（登録商標）であり、構成成分を適宜選択することで、所望の電源で所望の温度に発熱するように形成されている。ゲルマヒータ（登録商標）は、柔軟性を有する薄い板状体の半導体であって、発熱部が樹脂フィルムで被覆されている。ゲルマヒータ（登録商標）は、直流・交流の極性によらず、広範な電源を使用できると共に、柔軟性を有し、貼付けや切断加工が容易である。また、少ない電力で効率よく加温することが可能であって、温度上昇速度が速く、一定の温度を安定的に維持可能である。さらに、不燃材であるため、高い安全性を実現可能である。半導体熱交換素子３１としては、たとえば、最高温度が１００℃になるものを用いる。

絶縁防水材４１は、図２に示すように、筐体１１の収容部１１Ａにおいて、半導体熱交換素子３１を覆うように設けられている。絶縁防水材４１は、樹脂などの絶縁材料であり、半導体熱交換素子３１へ水分が侵入することを防止している。

第１断熱材５１は、図２に示すように、筐体１１の収容部１１Ａにおいて、絶縁防水材４１を覆うように設けられている。第１断熱材５１は、耐油性の断熱材料で形成されており、半導体熱交換素子３１の熱が背面１１Ｒ側へ伝達しないように、背面１１Ｒ側へ向かう熱を断熱している。

第２断熱材５２と第３断熱材５３とのそれぞれは、図２に示すように、収容部１１Ａとカバー部１１Ｂとの間に介在している。第２断熱材５２と第３断熱材５３は、第１断熱材５１と同様に、耐油性の断熱材料で形成されており、収容部１１Ａとカバー部１１Ｂとの間から外部へ伝達する熱を断熱している。ここで、第２断熱材５２は、収容部１１Ａにおいて収容空間を囲うように加熱面１１Ｈから立設している側部と、カバー部１１Ｂの側部との間に介在している。第３断熱材５３は、収容部１１Ａの側部においてカバー部１１Ｂに対面する部分と、カバー部１１Ｂの端部との間に介在している。

［Ｂ］パネル型ヒータ１０の設置・接続について
図３は、第１実施形態に係るパネル型ヒータ１０の設置の状態を示す斜視図である。

図３に示すように、パネル型ヒータ１０は、貯油タンク１０１の外側の面に設置される。たとえば、複数のパネル型ヒータ１０が、１つの貯油タンク１０１の側面に設置される。

図４は、第１実施形態に係る貯油タンク１０１を示す概念図である。

貯油タンク１０１は、図４に示すように、内部に油を収容している。貯油タンク１０１に収容された油は、貯油タンク１０１の外部に設けられた油清浄装置２０１によって循環されることで清浄される。

油清浄装置２０１は、図４に示すように、全酸価除去フィルタ２１１と循環ポンプ２１２と水分除去フィルタ２１３とを含み、配管Ｈを介して貯油タンク１０１に接続されている。油清浄装置２０１においては、循環ポンプ２１２の駆動によって、配管Ｈを介して貯油タンク１０１から油を受ける。そして、全酸価除去フィルタ２１１と水分除去フィルタ２１３とによって、水分と全酸価が除去され、配管Ｈを介して、その油を貯油タンク１０１へ戻す。これを管理値内になるまで繰り返し、循環運転を行う。

図５は、第１実施形態に係るパネル型ヒータ１０の設置方法を示す側面図である。

図５に示すように、パネル型ヒータ１０は、取付部２１が筐体１１の上端の側面と下端の側面とのそれぞれに設置されている。取付部２１のそれぞれには、磁石が設けられている。

これに対して、パネル型ヒータ１０が取り付けられる貯油タンク１０１の側面には、図５に示すように、取付ベース板２２が設置されている。取付ベース板２２は、磁性体であって、粘着テープなどの接着部材を用いて貯油タンク１０１に貼り付けられている。

パネル型ヒータ１０を貯油タンク１０１の側面に取り付けるときには、図５に示すように、オペレータが取手１２を持ってパネル型ヒータ１０の加熱面１１Ｈと、貯油タンク１０１の側面とを対面させる。このとき、パネル型ヒータ１０の取付部２１と、貯油タンク１０１の側面に設置された取付ベース板２２とが互いに対面するように、パネル型ヒータ１０を位置合わせする。そして、その状態から、取付部２１と取付ベース板２２とを近付けて互いを接触させる。これにより、パネル型ヒータ１０と貯油タンク１０１との両者は、磁力によって固定される。

図６は、第１実施形態に係るパネル型ヒータ１０に電源を供給する際に用いるケーブルを示す図である。

貯油タンク１０１に設置されたパネル型ヒータ１０に電源を供給する際には、図６（ａ）に示すように、電源入力ケーブル６１を用いる。そして、図４に示したように、複数のパネル型ヒータ１０を１つの貯油タンク１０１の側面に設置したときには、その複数のパネル型ヒータ１０のそれぞれの間を電気的に接続するために、図６（ｂ）に示すように、電源連結ケーブル６２を用いる。電源入力ケーブル６１および電源連結ケーブル６２は、図１に示した電源コネクタ１３に接続されて使用される。

なお、パネル型ヒータ１０の設置および接続については、上述した例に限らない。

図７，図８は、第１実施形態に係るパネル型ヒータ１０の設置および接続に関して、他の変形例を示す正面図である。

図７に示すように、同一のサイズでなく、複数のサイズが異なるパネル型ヒータ１０を１つの貯油タンク１０１の側面に設置しても良い。この場合においても、上記と同様に、電源入力ケーブル６１を１つのパネル型ヒータ１０の電源コネクタ１３に接続する。そして、複数のパネル型ヒータ１０のそれぞれの間については、電源連結ケーブル６２を用いて電気的に接続する。なお、パネル型ヒータ１０の接続枚数については、主電源の容量を考慮して、適宜、設定可能である。

また、図８に示すように、パネル型ヒータ１０と電源入力ケーブル６１との間に、電圧調整器８１を設置しても良い。これにより、電圧調整器８１を用いて、電圧を調整することで、パネル型ヒータ１０の温度を調整可能である。

［Ｃ］まとめ
以上のように、本実施形態において、加温装置は、パネル型ヒータ１０を有しており、パネル型ヒータ１０を用いて貯油タンク１０１の内部に収容された油を加温する。ここでは、パネル型ヒータ１０は、シート状の半導体熱交換素子３１を含み、貯油タンク１０１の外側に加熱面１１Ｈが接するように設置される。このように、本実施形態では、貯油タンク１０１の外側から油を加温するので、局所的に油が高温にならず、油が劣化することを防止可能である。そして、加温に加えて、貯油タンク１０１そのものを保温するので、効率的に油を所望な温度にすることができる。また、熱源が油と、直接、接しないので、異物が油に混入することは無い。そして、シート状の半導体熱交換素子３１は、線状な熱源でなく、２次元な加熱面１１Ｈで加温するため、短時間で効率よく適正な温度にすることができる。また、本実施形態では、配管設備や付帯設備などの別の設備が不要であり、コストアップが低減できる。この他に、本実施形態の加温装置は、簡素な構成であって使用にあたる人員の技量は必要とされず、経年劣化が少なく、好適である。

本実施形態において、パネル型ヒータ１０は、半導体熱交換素子３１を収容する筐体１１を有し、その筐体１１を介して貯油タンク１０１の外側に設置される。このため、半導体熱交換素子３１などの収容した部材が損傷することを、筐体１１が防止可能である。

本実施形態において、パネル型ヒータ１０は、加熱面１１Ｈ以外の面に断熱材５１，５２，５３が被覆されている。このため、半導体熱交換素子３１による熱が、パネル型ヒータ１０において貯油タンク１０１に密着される加熱面１１Ｈ以外の背面や側面から放熱されることを低減可能であり、加熱効率を向上できる。その他、取り扱い時に火傷が発生すること等を防止可能であって、安全性を高めることができる。

本実施形態において、パネル型ヒータ１０は、筐体１１がアルミニウムで形成されている。このため、加熱面１１Ｈの熱伝導率が高く、加熱効率を向上できる。その他、加工性が良好であって、塗装が不要であり、軽量化を実現できる。

本実施形態において、パネル型ヒータ１０は、複数が貯油タンク１０１に設置され、その複数のパネル型ヒータ１０のそれぞれは、電源連結ケーブル６２によって電気的に接続されている。複数のパネル型ヒータ１０のそれぞれは、電源入力ケーブル６１から供給される電力が電源連結ケーブル６２を介して供給される。このように、パネル型ヒータ１０とは、別に、電源入力ケーブル６１，電源連結ケーブル６２を用いているので、パネル型ヒータ１０の構成を簡素化できる。また、複数のパネル型ヒータ１０の貼り付け順序が自由に設定可能であるので、他の異なる貯油タンクにも容易に設置ができる。

本実施形態において、パネル型ヒータ１０は、貯油タンク１０１との間で着脱自在である。このため、他の異なる貯油タンク１０１に所望なときにも同じパネル型ヒータ１０を適用して設置することが可能である。ここでは、パネル型ヒータ１０は、磁力によって貯油タンク１０１に着脱可能に設置される。このため、貯油タンク１０１について、穴あけや溶接などの加工をする必要が無いので、設置の作業が容易である。

＜第２実施形態＞
［Ａ］構成
図９は、第２実施形態に係るパネル型ヒータ１０ｂについて示す正面図である。

本実施形態の加温装置は、図９に示すように、サーモスタット７１を更に有する。本実施形態は、この点、および、これに関連する点を除き、第１実施形態の場合と同様である。このため、本実施形態において、この実施形態と重複する個所については、適宜、記載を省略する。

サーモスタット７１は、図９に示すように、筐体１１の内部に設けられている。サーモスタット７１は、筐体１１の内部の配線７２に電気的に接続されている。サーモスタット７１は、設定温度になるように半導体熱交換素子３１の動作を制御する。ここでは、サーモスタット７１の設定温度は、油について設定された要求温度よりも高くなるように設定される。サーモスタット７１は、たとえば、６０℃でオンにし、７０℃でオフするように、半導体熱交換素子３１の動作を制御する。

［Ｂ］まとめ
以上のように、本実施形態においては、サーモスタット７１は、油の要求温度よりも高くなるように設定された設定温度になるように、半導体熱交換素子３１の動作を制御する。このため、高い効率で加熱することが可能である。

＜第３実施形態＞
［Ａ］構成
図１０は、第３実施形態に係るパネル型ヒータ１０の設置方法を示す側面図である。

本実施形態においては、図１０に示すように、伝熱体９１を更に有する。本実施形態は、この点、および、これに関連する点を除き、第１実施形態の場合と同様である。このため、本実施形態において、この実施形態と重複する個所については、適宜、記載を省略する。

図１０に示すように、パネル型ヒータ１０の加熱面１１Ｒに伝熱体９１を設ける。ここでは、伝熱体９１は、シート状またはペースト状である。たとえば、伝熱体９１は、金属箔であって、空気よりも熱伝導率が高い。

パネル型ヒータ１０を貯油タンク１０１の側面に取り付けるときには、図１０に示すように、パネル型ヒータ１０において伝熱体９１が設けられた加熱面１１Ｈと、貯油タンク１０１の側面とを対面させる。そして、第１実施形態の場合と同様に、パネル型ヒータ１０の取付部２１と、貯油タンク１０１の側面に設置された取付ベース板２２とが互いに対面するように、パネル型ヒータ１０を位置合わせ状態で、取付部２１と取付ベース板２２とを近付けて互いを接触させる。これにより、パネル型ヒータ１０と貯油タンク１０１との両者は、磁力によって固定される。

［Ｂ］まとめ
以上のように、本実施形態においては、パネル型ヒータ１０は、加熱面１１Ｈと貯油タンク１０１との間に伝熱体９１が介在するように、貯油タンク１０１に設置される。このため、加熱面１１Ｈと貯油タンク１０１との密着性が高まり、加熱面１１Ｈから貯油タンク１０１へ熱が効率的に伝達する。したがって、本実施形態においては、加熱効率を更に向上可能である。

＜第４実施形態＞
［Ａ］構成
図１１は、第４実施形態に係る加温装置を示す斜視図である。

本実施形態においては、図１１に示すように、配管Ｈ（油通過部）の部分に半導体熱交換素子３１ｄと保温材５１０とを設ける。本実施形態は、この点、および、これに関連する点を除き、第１実施形態の場合と同様である。このため、本実施形態において、この実施形態と重複する個所については、適宜、記載を省略する。

半導体熱交換素子３１ｄは、図１１に示すように、シート状であり、配管Ｈの外周面に螺旋状に巻きつけられており、配管Ｈを加温する。この半導体熱交換素子３１ｄは、第１実施形態と同様に、たとえば、ゲルマヒータ（登録商標）が用いられる。

保温材５１０は、図１１に示すように、半導体熱交換素子３１ｄが巻きつけられた配管Ｈの外周面を被覆するように設けられている。保温材５１０は、たとえば、ガラス繊維によって形成されている。

［Ｂ］まとめ
以上のように、本実施形態においては、貯油タンク１０１以外の配管Ｈの外周面に半導体熱交換素子３１ｄが巻きつけられている。したがって、本実施形態においては、加熱効率を更に向上可能である。

なお、本実施形態では、配管Ｈに半導体熱交換素子３１ｄを巻きつける場合について説明したが、これに限らない。配管Ｈ以外に、油清浄装置２０１中の循環ポンプ２１２（図４参照）などのような油通過部に、半導体熱交換素子３１ｄを巻きつけても、好適である。

＜その他＞
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０…パネル型ヒータ、１１…筐体、１２…取手、１３…電源コネクタ、２１…取付部、２２…取付ベース板、１１…筐体、１１Ａ…収容部、１１Ｂ…カバー部、３１…半導体熱交換素子、４１…絶縁防水材、５１…第１断熱材、５２…第２断熱材、５３…第３断熱材、６１…電源入力ケーブル、６２…電源連結ケーブル、７１…サーモスタット、７２…内部配線、８１…電圧調整器、９１…伝熱体、１０１…貯油タンク、２０１…油清浄装置、２１１…全酸価除去フィルタ、２１２…循環ポンプ、２１３…水分除去フィルタ、Ｈ…配管、５１０…保温材

Claims (10)

1. 貯油タンクの内部に収容された油を加温する加温装置であって、
   板状体の半導体熱交換素子を熱源として内蔵し、前記貯油タンクの外側に加熱面が接するように設置されるパネル型ヒータ
   を備える、加温装置。
2. 前記パネル型ヒータは、前記半導体熱交換素子を収容する筐体を有し、当該筐体を介して前記貯油タンクの外側に設置される、
   請求項１に記載の加温装置。
3. 前記パネル型ヒータは、前記加熱面以外の面に断熱材が被覆されている、
   請求項１または２に記載の加温装置。
4. 前記パネル型ヒータは、前記筐体がアルミニウムで形成されている、
   請求項２に記載の加温装置。
5. 前記パネル型ヒータを複数有し、
   当該複数のパネル型ヒータのそれぞれは、ケーブルによって電気的に接続されている、
   請求項１から４のいずれかに記載の加温装置。
6. 設定温度になるように前記半導体熱交換素子の動作を制御するサーモスタット
   を有し、
   前記設定温度は、前記油について設定された温度よりも高くなるように設定されている、
   請求項１から５のいずれかに記載の加温装置。
7. 前記パネル型ヒータは、前記貯油タンクとの間で着脱自在である、
   請求項１から６のいずれかに記載の加温装置。
8. 前記パネル型ヒータは、磁力によって前記貯油タンクに設置される、
   請求項７に記載の加温装置。
9. 前記パネル型ヒータは、前記加熱面と前記貯油タンクとの間に伝熱体が介在するように、前記貯油タンクに設置される、
   請求項１から８のいずれかに記載の加温装置。
10. 前記貯油タンクに接続された油通過部材の外面に巻きつけられたシート状の半導体熱交換素子を更に備える、
    請求項１から９のいずれかに記載の加温装置。

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