JPH0144953Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、熱交換器の不凝縮ガス除去装置に関
するもので、詳しくは、発電ボイラ、産業用ボイ
ラ、加熱炉等のガス・エアヒータなどに使用され
る分離形ヒートパイプ式熱交換器で発生する不凝
縮ガスを容易に自動排出する装置として利用され
るものである。

従来の技術 従来のこの種の熱交換器における不凝縮ガス除
去装置としては、たとえば、第３図に示すような
ものが知られている。第３図において、２１はヒ
ートパイプ式蒸発器、２２はヒートパイプ式凝縮
器、２３は前記蒸発器２１の上部ヘツダ、２４は
同じく下部ヘツダ、２５は前記凝縮器２２の上部
ヘツダ、２６は同じく下部ヘツダ、２７は蒸気連
絡管、２８は液連絡管、２９は細管で構成された
不凝縮ガス除去用ヒートパイプ管群、３０はその
上部ヘツダ、３１はその下部ヘツダである。そし
て、前記上部ヘツダ３０にはガス取出し管３２が
連絡されており、このガス取出し管３２には下流
側へと順に、第１制御弁３３、ガス溜３４、第２
制御弁３５、ポンプ３６、ガス放出管３７が設け
られている。また３８は制御装置、３９は前記上
部ヘツダ３０の内部温度T₁を計測する第１温度
計、４０は前記ガス溜３４の内部温度T₂を計測
する第２温度計である。

すなわち、ヒートパイプ式蒸発器２１の上部ヘ
ツダ２３からの蒸気の一部を不凝縮ガス除去用ヒ
ートパイプ管群２９の下部ヘツダ３１に取入れ、
該ヒートパイプ管群２９で管外の冷空気によつて
冷却し、凝縮して液体となり、前記下部ヘツダ３
１からヒートパイプ式蒸発器２１の下部ヘツダ２
４に戻されるが、第１制御弁３３を開にし、第２
制御弁３５を閉にしておくことにより、該ヒート
パイプ管群２９の不凝縮ガスは浮力により、その
上部ヘツダ３０からガス取出し管３２を通つてガ
ス溜３４に溜まる。すると、第１温度計３９で計
測される温度T₁と第２温度計４０で計測される
温度T₂の温度差（T₁−T₂）が少なくなるから、
これらの温度信号を制御装置３８に伝え、第１制
御弁３３を閉とし、第２制御弁３５を開とし、ガ
ス溜３４内の不凝縮ガスをポンプ３６で大気へ放
出する。

考案が解決しようとする問題点 前述のように、従来の装置では、不凝縮ガス除
去用ヒートパイプ管群２９を特別に設けているの
で、装置が複雑となり、また温度検出による制御
方式であるため、その制御が複雑となるという問
題点がある。本考案は、このような問題点を解決
しようとするものである。すなわち、本考案は、
構造および制御が簡単である分離形ヒートパイプ
式熱交換器の不凝縮ガス除去装置を提供すること
を目的とするものである。

問題点を解決するための手段 分離形ヒートパイプ式熱交換器において、凝縮
器の下部ヘツダから分岐した不凝縮ガス分離管を
設け、この分離管の下流側に、ミストエリミネー
タ、第１制御弁、不凝縮ガス吸収装置、第２制御
弁、ガス強制排出装置を設け、制御装置により、
規定時間以上になつたとき、前記第１制御弁を閉
にし、前記第２制御弁を開にし、前記ガス強制排
出装置を作動させて、該不凝縮ガス吸収装置に吸
収された不凝縮ガスを系外に排出するようにし
た。すなわち、本考案の構成は、ヒートパイプ式
蒸発器とヒートパイプ式凝縮器とが分離して設置
されている分離形ヒートパイプ式熱交換器におい
て、前記凝縮器の下部ヘツダから分岐して立設さ
れた不凝縮ガス分離管を備え、かつ、この不凝縮
ガス分離管には、下流側へと順に設けられたミス
トエリミネータと、第１制御弁と、不凝縮ガス吸
蔵合金を内蔵した不凝縮ガス吸収装置と、第２制
御弁と、ガス強制排出装置とを有し、しかも、規
定時間未満では前記第１制御弁を開にするととも
に前記第２制御弁を閉にし、規定時間以上では前
記第１制御弁を閉にするとともに前記第２制御弁
を開にして前記ガス強制排出装置を作動させて該
不凝縮ガス吸収装置で吸収した不凝縮ガスを系外
に排出させる制御装置を備えていることを特徴と
している。

作 用 熱交換器が作動中は、蒸発器のヒートパイプ内
の作動液が蒸気となつて凝縮器の上部ヘツダに至
り、さらにその蒸気が管外の冷気体で冷却される
ため、凝縮して液体となり、重力で凝縮器の下部
ヘツダに落下する。このときは、第１制御弁を開
にしておき、第２制御弁を閉にしておく。する
と、凝縮部の下部ヘツダに不凝縮ガスが同伴され
ていると、不凝縮ガスは浮力で不凝縮ガス分離管
を上昇して不凝縮ガス吸収装置で吸収される。こ
こで、規定時間以上になつたとき、制御装置によ
り、第１制御弁を閉にし、第２制御弁を開にし、
ガス強制排出装置を起動させて不凝縮ガス吸収装
置で吸収された不凝縮ガスを系外に排出する。

実施例 第１図は本考案の一実施例を示している。第１
図において、１はフイン付ヒートパイプ式蒸発
器、２はフイン付きヒートパイプ式凝縮器、３は
前記蒸発器１の上部ヘツダ、４は同じく下部ヘツ
ダ、５は前記蒸発器２の上部ヘツダ、６は同じく
下部ヘツダ、７は蒸気連絡管、８は液連絡管、９
は前記凝縮器２の下部ヘツダ６から分岐して立設
された比較的細い不凝縮ガス分離管である。そし
て、この不凝縮ガス分離管９には、下流側へと順
に設けられたミストエリミネータ１０と、第１制
御弁１１と、不凝縮ガス吸収装置１２と、第２制
御弁１３と、ガス強制排出装置としての排気ポン
プ１４とを有している。また１５は制御装置、１
６は前記凝縮器２の上部ヘツダ５の入口部の温度
を計測する温度計、１７はタイマ、１８は前記凝
縮器２のヒートパイプの外側を通つて熱交換して
昇温した空気を図示されていないボイラに燃焼用
空気として送給する押込通風機である。

なお第１図の実施例では、ヒートパイプが鋼管
で、内部の作動液が水の場合を示しており、した
がつて、作動中に、 Fe⁺⁺＋2H₂O→Fe（OH）₂＋H₂ なる反応により、H₂が発生するので、不凝縮ガ
スは主として水素である。またミストエリミネー
タ１０は薄板多層板またはワイヤーメツシユのも
のからなり、温度計１６は管壁メタル温度計から
なつている。さらに、不凝縮ガス分離管９におけ
る凝縮器２内の部分にはフインを付けてある。ま
た不凝縮ガス吸収装置１２は凝縮器２の上部ヘツ
ダ５より上位になつている。なおまた、ガス強制
排出装置としての排気ポンプ１４は、エジエクタ
などに替えてもよい。

第２図は第１図の不凝縮ガス吸収装置１２を拡
大して示したもので、カラム状に封入された不凝
縮ガス吸蔵合金Ｍと、これを上下に挾んで支持し
ている多孔板等のフイルタ１２ａと、後述するク
ーラ１２ｂなどとからなつている。またこの実施
例では、不凝縮ガスが主として水素ガスであるた
め、前記ガス吸収合金Ｍは、中温域の60〜250℃
未満ではパラジユーム合金が適し、高温域の250
〜400℃ではマグネシユーム合金が適する。なお
第２図の矢印１９は水素ガスと水蒸気の混合気体
の流入を示し、矢印２０は水素ガスの流出を示し
ている。

第４図は不凝縮ガス吸蔵合金Ｍに対する水素Ｈ
の比、つまり、Ｈ／Ｍ比を横軸にとり、平衡圧力
logPを縦軸にとり、温度がT₁とT₂（T₁＞T₂）の
場合の特性曲線を示している。水素吸蔵と放出の
反応は、 Ｍ＋H₂MH₂（発熱） で表わされる。またH₂吸収時の平衡圧力をP₁、
平衡温度をT₁、H₂放出時の平衡圧力をP₂、平衡
温度をT₂とすると、 P₁＞P₂，T₁＞T₂ であるから、第４図の状態Ａから状態Ｂにする
と、（A′−B′）分のH₂が放出される。したがつ
て、第２図にみられるように、不凝縮ガス吸収装
置１２には水冷式のクーラ１２ｂが設けられてい
る。すなわち、水素吸蔵反応は発熱反応であるか
ら、冷やすのが有効であり、また放出時にも冷や
すほうがよい。

第５図は第１図の制御装置１５の制御系統ブロ
ツク図で、τは第１制御弁１１を開にし、第２制
御弁１３を閉にしている時間、△τは第１制御弁
１１を閉にし、第２制御弁１３を開にし、排気ポ
ンプ１４を作動させている時間であり、これらの
時間はタイマ１７によつて制御される。ただし、
τ≫△τである。

すなわち、第１図において、熱交換器が作動中
は、ヒートパイプ式蒸発器１のヒートパイプ内の
作動液である水が水蒸気となつてヒートパイプ式
凝縮器２の上部ヘツダ５に至り、さらにその水蒸
気が管外の冷空気で冷却されるため、凝縮して水
となり、重力で下部ヘツダ６に落下する。このと
きは、第１制御弁１１を開にしておき、第２制御
弁１３を閉にしておく。すると、凝縮器２の下部
ヘツダ６に不凝縮ガスである水素ガスが同伴され
ていると、浮力で不凝縮ガス分離管９を上昇して
不凝縮ガス吸収装置１２に至る。このとき、一部
の水蒸気も不凝縮ガス分離管９を上昇するが、途
中で、凝縮器２の冷空気で冷却されて凝縮落下
し、かつ、ミストエリミネータ１０でも除かれ、
不凝縮ガス吸収装置１２には、H₂リツチな状態
で導かれ、不凝縮ガス吸蔵合金Ｍに吸収される。
この水素ガス吸収時間、つまり、第１制御弁１１
を開にし、第２制御弁１３を閉にしている時間
（第５図の時間τ）は、押込通風機１８の運転時
間を基準にし、その規定時間未満の期間とする。
そして、上記規定時間に達したとき、制御装置１
５により、第１制御弁１１を閉にし、第２制御弁
１３を開にし、排気ポンプ１４を作動させて、該
ガス吸収装置１２に吸収された水素ガスを大気に
排出（放出）する。この排出が完了（第５図の時
間△τ）したなら、押込通風機１８の運転時間計
であるタイマ１７をゼロにリセツトする。以後、
上記両弁１１と１３の操作および排気ポンプ１４
の作動操作を周期的に繰返えす。なお上記時間τ
および△τは、熱交換器と押込通風機１８の運転
状態などを考慮し、また運転経験などによつて、
最適値に定めることになる。

考案の効果 本考案は、分離形ヒートパイプ式熱交換器にお
いて、ヒートパイプ式凝縮器の下部ヘツダから分
岐して立設された不凝縮ガス分離管を備え、か
つ、この分離管には、下流側へと順に設けられた
ミストエリミネータ、第１制御弁、不凝縮ガス吸
蔵合金を内蔵した不凝縮ガス吸収装置、第２制御
弁、ガス強制排出装置を有し、しかも、制御装置
により、規定時間未満では前記第１制御弁を開に
するとともに前記第２制御弁を閉にし、規定時間
以上では前記第１制御弁を閉にするとともに前記
第２制御弁を開にして前記ガス強制排出装置を作
動させて該不凝縮ガス吸収装置で吸収した不凝縮
ガスを系外に排出させるから、従来の温度検出に
よる方式に比較して簡単であり、かつ、前記不凝
縮ガス分離管は単純な細い１本のヒートパイプな
どでもよいので、従来の不凝縮ガス除去用ヒート
パイプ管群による場合に比較して著しく構造が簡
単になり、また前記不凝縮ガス吸収装置の上流側
にミストエリミネータを有するので、ここで液分
が除去され、さらに第１制御弁を有するので、不
凝縮ガスの系外への排出の際に、蒸気も排出され
ることが防がれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示した説明図、第
２図は第１図の不凝縮ガス吸収装置の拡大説明
図、第３図は従来の技術の一例を示した説明図、
第４図は前記ガス吸収装置における圧力と温度な
どの関係を示した説明図、第５図は第１図の制御
系統ブロツク図である。 １……ヒートパイプ式蒸発器、２……ヒートパ
イプ式凝縮器、６……下部ヘツダ、９……不凝縮
ガス分離管、１０……ミストエリミネータ、１１
……第１制御弁、１２……不凝縮ガス吸収装置、
１３……第２制御弁、１４……排気ポンプ、１５
……制御装置、１７……タイマ、１８……押込通
風機、Ｍ……不凝縮ガス吸蔵合金。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ヒートパイプ式蒸発器とヒートパイプ式凝縮部
   とが分離して設置されている分離形ヒートパイプ
   式熱交換器において、前記凝縮部の下部ヘツダか
   ら分岐して立設された不凝縮ガス分離管を備え、
   かつ、この不凝縮ガス分離管には、下流側へと順
   に設けられたミストエリミネータと、第１制御弁
   と、不凝縮ガス吸蔵合金を内蔵した不凝縮ガス吸
   収装置と、第２制御弁と、ガス強制排出装置とを
   有し、しかも、規定時間未満では前記第１制御弁
   を開にするとともに前記第２制御弁を閉にし、規
   定時間以上では前記第１制御弁を閉にするととも
   に前記第２制御弁を開にして前記ガス強制排出装
   置を作動させて該不凝縮ガス吸収装置で吸収した
   不凝縮ガスを系外に排出させる制御装置を備えて
   いることを特徴とする、熱交換器の不凝縮ガス除
   去装置。