JPH0195290A - 熱交換装置 - Google Patents
熱交換装置Info
- Publication number
- JPH0195290A JPH0195290A JP25223187A JP25223187A JPH0195290A JP H0195290 A JPH0195290 A JP H0195290A JP 25223187 A JP25223187 A JP 25223187A JP 25223187 A JP25223187 A JP 25223187A JP H0195290 A JPH0195290 A JP H0195290A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- heat transfer
- tube
- heat pipe
- combustion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Central Heating Systems (AREA)
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。
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、ヒートパイプを利用して均一加熱を行う熱交
換装置に関する。
換装置に関する。
従来、熱交換器は金属管が伝熱壁となっているものが広
く使用され、金属管である伝熱壁を間に挟み、その外側
及び内側にそれぞれ伝熱媒体を通流させ、伝熱壁の熱伝
導によつて伝熱媒体の加熱又は冷却が行なわれるように
なされている。
く使用され、金属管である伝熱壁を間に挟み、その外側
及び内側にそれぞれ伝熱媒体を通流させ、伝熱壁の熱伝
導によつて伝熱媒体の加熱又は冷却が行なわれるように
なされている。
数拾度ないし数百度という湿度領域において、低温域で
の熱交換は、金属管の外側における加熱流体の対流熱伝
達によって、管内の伝熱媒体への伝熱が行なわれるよう
になっており、一般の管板式熱交換器がこれである。一
方高温域での熱交換は、例えばボイラに見られる如く、
燃料の燃焼による火焔などの輻射と、燃焼ガスの対流熱
伝達とによって、伝熱管内の伝熱媒体を伝熱するように
なされており、加熱量のバランスを考慮して計画する必
要がある。
の熱交換は、金属管の外側における加熱流体の対流熱伝
達によって、管内の伝熱媒体への伝熱が行なわれるよう
になっており、一般の管板式熱交換器がこれである。一
方高温域での熱交換は、例えばボイラに見られる如く、
燃料の燃焼による火焔などの輻射と、燃焼ガスの対流熱
伝達とによって、伝熱管内の伝熱媒体を伝熱するように
なされており、加熱量のバランスを考慮して計画する必
要がある。
以下問題点を従来例の熱交換装置の図面に基づいて説明
する。
する。
第３図は、多管式熱交換装置の概略を示す部分断面図で
符号１０は燃焼装置である。燃焼装置１０は、内部下方
にバーナー１２を配備し、供給される重油等を燃焼させ
ることにより燃焼焔ならびに燃焼ガスとからなる燃焼域
１１を装置１０の内部に形成させる、そして廃ガスを装
置１０の上方に設けられている煙道１５から排出するよ
うになっている。燃焼装置ｌＯの燃焼域１１の側壁１６
には、伝熱媒体（冷媒）が矢印のように通流する伝熱管
１が複数本、燃焼域の上方から側壁を外から貫通して入
り、側壁に沿って垂直に下方へ延伸し、燃焼域の下方か
ら側壁１６を貫通して外部に接続されるように配備され
ている。
符号１０は燃焼装置である。燃焼装置１０は、内部下方
にバーナー１２を配備し、供給される重油等を燃焼させ
ることにより燃焼焔ならびに燃焼ガスとからなる燃焼域
１１を装置１０の内部に形成させる、そして廃ガスを装
置１０の上方に設けられている煙道１５から排出するよ
うになっている。燃焼装置ｌＯの燃焼域１１の側壁１６
には、伝熱媒体（冷媒）が矢印のように通流する伝熱管
１が複数本、燃焼域の上方から側壁を外から貫通して入
り、側壁に沿って垂直に下方へ延伸し、燃焼域の下方か
ら側壁１６を貫通して外部に接続されるように配備され
ている。
このように構成された高温域の熱交換装置において、伝
熱管１は、燃焼焔及び燃焼装置内壁からの輻射伝達と、
燃焼ガスの対流熱伝達にさらされることによって加熱さ
れるので、燃焼域内の温度分布を一定に保持しうるよう
に、燃焼条件を整えるように計画することは極めて繁雑
な計算を伴うとともに、よしんば計画ができたとしても
伝熱管を均一な温度に加熱することは、実際上極めて困
難である。従って不均一な熱分布と熱移動のため伝熱管
の伸び曲がりにバラツキを生じ、熱応力的問題を生ずる
という不利を避は得なかった。
熱管１は、燃焼焔及び燃焼装置内壁からの輻射伝達と、
燃焼ガスの対流熱伝達にさらされることによって加熱さ
れるので、燃焼域内の温度分布を一定に保持しうるよう
に、燃焼条件を整えるように計画することは極めて繁雑
な計算を伴うとともに、よしんば計画ができたとしても
伝熱管を均一な温度に加熱することは、実際上極めて困
難である。従って不均一な熱分布と熱移動のため伝熱管
の伸び曲がりにバラツキを生じ、熱応力的問題を生ずる
という不利を避は得なかった。
特に燃料電池プラントにおける燃料改質装置の熱交換器
において上記の問題は、重大な影響を及ぼし製作上の難
点となっている。
において上記の問題は、重大な影響を及ぼし製作上の難
点となっている。
本発明は上記の問題点に鑑みなされたもので、均一な温
度で伝熱媒体を加熱するとともに熱応力のバラツキの影
響を減少し、設計のための繁雑さを軽減するなどを目的
とするものである。
度で伝熱媒体を加熱するとともに熱応力のバラツキの影
響を減少し、設計のための繁雑さを軽減するなどを目的
とするものである。
本発明は伝熱媒体（冷媒）が通流する伝熱管が、燃焼焔
や燃焼ガスあるいは廃ガス等の高温部に直接接触するこ
とにより生ずる、加熱の不均一性や応力のアンバランス
を避けるため、ヒートパイプを介在させて上記目的を達
成しようとするものである。
や燃焼ガスあるいは廃ガス等の高温部に直接接触するこ
とにより生ずる、加熱の不均一性や応力のアンバランス
を避けるため、ヒートパイプを介在させて上記目的を達
成しようとするものである。
すなわち、ヒートパイプを断熱材で覆い、前記ヒートパ
イプの下端側の蒸発部を燃焼ガスあるいは高温部ガスな
どの加熱源に対応する部分に位置させ、前記ヒートパイ
プの上端側の凝縮部に伝熱媒体を通流させる伝熱管を貫
通させて熱交換装置を構成した。
イプの下端側の蒸発部を燃焼ガスあるいは高温部ガスな
どの加熱源に対応する部分に位置させ、前記ヒートパイ
プの上端側の凝縮部に伝熱媒体を通流させる伝熱管を貫
通させて熱交換装置を構成した。
本発明は、高温熱源と伝熱管との熱の授受をヒートパイ
プを介在して行なうようにしたことにより、伝熱管が高
温熱源に直接さらされることがなくなるので、そのため
に起因する不都合が排除される。
プを介在して行なうようにしたことにより、伝熱管が高
温熱源に直接さらされることがなくなるので、そのため
に起因する不都合が排除される。
すなわち、ヒートパイプの蒸発部を燃焼装置の燃焼域内
や廃ガス通路内に突出するように配備し、高温熱源の熱
でヒートパイプ内の作動液を蒸発させ、その蒸気はヒー
トパイプ内に生起される圧力差によってヒートパイプの
ａｍ部へ送られ蒸発潜熱を放出する。ヒートパイプの凝
縮部分には伝熱媒体（冷媒）が通流するようになってい
る伝熱管が挿置されているので、蒸発潜熱によって伝熱
管内の伝熱媒体（冷媒）が加熱される。従って伝熱管は
、常に均一な温度の作動液の蒸気によって加熱されるた
め、還流する伝熱媒体（冷媒）は均一な温度に加温され
るとともに熱分布の不均一がなくなるためそれに起因す
る問題に対する不安はなくなるのである。
や廃ガス通路内に突出するように配備し、高温熱源の熱
でヒートパイプ内の作動液を蒸発させ、その蒸気はヒー
トパイプ内に生起される圧力差によってヒートパイプの
ａｍ部へ送られ蒸発潜熱を放出する。ヒートパイプの凝
縮部分には伝熱媒体（冷媒）が通流するようになってい
る伝熱管が挿置されているので、蒸発潜熱によって伝熱
管内の伝熱媒体（冷媒）が加熱される。従って伝熱管は
、常に均一な温度の作動液の蒸気によって加熱されるた
め、還流する伝熱媒体（冷媒）は均一な温度に加温され
るとともに熱分布の不均一がなくなるためそれに起因す
る問題に対する不安はなくなるのである。
高温熱源における温度分布の問題は、ヒートパイプの蒸
発部の加熱に係る問題であるので多少のバラツキは許容
されるので、その意味での計画上の難しさも緩和される
。
発部の加熱に係る問題であるので多少のバラツキは許容
されるので、その意味での計画上の難しさも緩和される
。
以下本発明の実施例の図面に基づいて説明する。
第１図は、本発明の第１実施例の構成を示す部分断面図
で、第２図は第２実施例の構成を示す部分断面図である
。
で、第２図は第２実施例の構成を示す部分断面図である
。
第１図において、１は伝熱管で、伝熱媒体（冷媒）が矢
印のように通流するように形成されているＵ字管である
（なお伝熱媒体の供給、排出の詳細は本発明の説明に直
接関与しないので割愛することとする）、すなわちヒー
トパイプ３の中間胴部分から管壁を貫通してその内部に
入り伝熱媒体の流入側を形成し、それがヒートパイプ３
の軸心に沿って凝縮部３ｂの終端方向へ延伸して凝縮部
３ｂ内を通り抜け、その終端部を貫通して外部へ出、流
出側を形成するようにＵ字形に形成されている管路であ
る。したがって伝熱管１は、ヒートパイプ３の凝縮部３
ｂにおける蒸発潜熱によって加熱されるのである。
印のように通流するように形成されているＵ字管である
（なお伝熱媒体の供給、排出の詳細は本発明の説明に直
接関与しないので割愛することとする）、すなわちヒー
トパイプ３の中間胴部分から管壁を貫通してその内部に
入り伝熱媒体の流入側を形成し、それがヒートパイプ３
の軸心に沿って凝縮部３ｂの終端方向へ延伸して凝縮部
３ｂ内を通り抜け、その終端部を貫通して外部へ出、流
出側を形成するようにＵ字形に形成されている管路であ
る。したがって伝熱管１は、ヒートパイプ３の凝縮部３
ｂにおける蒸発潜熱によって加熱されるのである。
ヒートパイプ３は、燃焼装置壁５に設けられている貫通
孔９から、その蒸発部３ａを高温熱源８中に突出するよ
うに、中間胴部分が断熱材６を介して燃焼装置壁５によ
って保持されている。そして伝熱管１を挿置している凝
縮部３ｂ側は燃焼装置の外方へ出されている。その露出
部分は保温材７にて覆われている。なお、第１の実施例
は、１本の伝熱管しか示していないが、複数にすること
は何隻差支えはない。
孔９から、その蒸発部３ａを高温熱源８中に突出するよ
うに、中間胴部分が断熱材６を介して燃焼装置壁５によ
って保持されている。そして伝熱管１を挿置している凝
縮部３ｂ側は燃焼装置の外方へ出されている。その露出
部分は保温材７にて覆われている。なお、第１の実施例
は、１本の伝熱管しか示していないが、複数にすること
は何隻差支えはない。
次に第２実施例は、第２図に示されるように、上記例の
伝熱管にかえ、伝熱管として作用するとともに伝熱媒体
の流出路となる外被管２ａと、伝熱媒体の流入路として
外被管２ａと同心にその中に挿入される内被管２ｂとか
らなる、２重管形式のバヨネット管２を用い、ヒートパ
イプ３゛の凝縮部３ｂ内に挿置して形成している点が第
１の実施例と異なるが作用、効果は全（同じである。な
お、第２図において外被管２ａと内被管２ｂとの間に触
媒層１７を図示しであるがこれは単に伝熱のみでなく、
化学反応（吸熱反応）の場合にも利用できることを示し
ているのである。
伝熱管にかえ、伝熱管として作用するとともに伝熱媒体
の流出路となる外被管２ａと、伝熱媒体の流入路として
外被管２ａと同心にその中に挿入される内被管２ｂとか
らなる、２重管形式のバヨネット管２を用い、ヒートパ
イプ３゛の凝縮部３ｂ内に挿置して形成している点が第
１の実施例と異なるが作用、効果は全（同じである。な
お、第２図において外被管２ａと内被管２ｂとの間に触
媒層１７を図示しであるがこれは単に伝熱のみでなく、
化学反応（吸熱反応）の場合にも利用できることを示し
ているのである。
本発明は、上記のように高温熱源と伝熱管又はバヨネッ
ト管との間に、ヒートパイプを介在させ伝熱を行なうよ
うにしたことにより、従来的な加熱反応管特に内部に触
媒等が封入された改賀装置などの如く均一な加熱伝熱面
を必要とする熱交換装置として好適なものとすることが
できた。すなわち伝熱媒体（冷媒）が通流する伝熱管に
対する、従来見られる加熱温度の不均一性にもとづく諸
問題を、ヒートパイプを介在させることにより、その対
策をし易くするとともに、ヒートパイプの熱移転の特性
を生かし、伝熱管の適切な配置により均一な伝熱媒体の
加熱という難問をも容昌に克服することができるのであ
る。
ト管との間に、ヒートパイプを介在させ伝熱を行なうよ
うにしたことにより、従来的な加熱反応管特に内部に触
媒等が封入された改賀装置などの如く均一な加熱伝熱面
を必要とする熱交換装置として好適なものとすることが
できた。すなわち伝熱媒体（冷媒）が通流する伝熱管に
対する、従来見られる加熱温度の不均一性にもとづく諸
問題を、ヒートパイプを介在させることにより、その対
策をし易くするとともに、ヒートパイプの熱移転の特性
を生かし、伝熱管の適切な配置により均一な伝熱媒体の
加熱という難問をも容昌に克服することができるのであ
る。
第１図は本発明の第１実施例の構成を示す部分断面図、
第２図は第２実施例の構成を示す部分断面図で、第３図
は従来の多管式熱交換装置の概略を示す部分断面図であ
る。 １：伝熱管、２：バヨネット管、３：ヒートパイプ、３
ａ＝蒸発部、３ｂ：凝縮部、ｌＯ：燃焼装置、１１：燃
焼域。
第２図は第２実施例の構成を示す部分断面図で、第３図
は従来の多管式熱交換装置の概略を示す部分断面図であ
る。 １：伝熱管、２：バヨネット管、３：ヒートパイプ、３
ａ＝蒸発部、３ｂ：凝縮部、ｌＯ：燃焼装置、１１：燃
焼域。
Claims (1)
- １）内部に作動液を封入し立方向に配置されたヒートパ
イプを断熱材で覆い、前記ヒートパイプの下端側の蒸発
部の燃焼ガスあるいは高温廃ガスなどの加熱源に対応す
る部分に位置させ、前記ヒートパイプの上端側の凝縮部
に伝熱媒体を通流させる伝熱管を貫通させ、その際前記
ヒートパイプ内において作動液を蒸発させ前記伝熱管を
長手方向に均一温度に保つようにしたことを特徴とする
熱交換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25223187A JPH0195290A (ja) | 1987-10-06 | 1987-10-06 | 熱交換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25223187A JPH0195290A (ja) | 1987-10-06 | 1987-10-06 | 熱交換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0195290A true JPH0195290A (ja) | 1989-04-13 |
Family
ID=17234341
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25223187A Pending JPH0195290A (ja) | 1987-10-06 | 1987-10-06 | 熱交換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0195290A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4992232A (en) * | 1987-08-31 | 1991-02-12 | General Electric Company | Method to control N-16 radiation levels in steam phase BWRs |
| US5171515A (en) * | 1988-04-20 | 1992-12-15 | Westinghouse Electric Corp. | Process for inhibiting corrosion in a pressurized water nuclear reactor |
| JP2010534128A (ja) * | 2007-07-20 | 2010-11-04 | イエフペ | 管側とシェル側との間の１００バール程度の圧力差による操作を可能にするバヨネット管交換器−反応器 |
| CN107421365A (zh) * | 2017-07-31 | 2017-12-01 | 大连碧蓝节能环保科技有限公司 | 调节换热面积比率式热管 |
| KR20240050701A (ko) * | 2022-10-12 | 2024-04-19 | 한국원자력연구원 | 고온용 히트파이프용 냉각기 및 이를 포함하는 열성능 시험장비 |
-
1987
- 1987-10-06 JP JP25223187A patent/JPH0195290A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4992232A (en) * | 1987-08-31 | 1991-02-12 | General Electric Company | Method to control N-16 radiation levels in steam phase BWRs |
| US5171515A (en) * | 1988-04-20 | 1992-12-15 | Westinghouse Electric Corp. | Process for inhibiting corrosion in a pressurized water nuclear reactor |
| JP2010534128A (ja) * | 2007-07-20 | 2010-11-04 | イエフペ | 管側とシェル側との間の１００バール程度の圧力差による操作を可能にするバヨネット管交換器−反応器 |
| CN107421365A (zh) * | 2017-07-31 | 2017-12-01 | 大连碧蓝节能环保科技有限公司 | 调节换热面积比率式热管 |
| KR20240050701A (ko) * | 2022-10-12 | 2024-04-19 | 한국원자력연구원 | 고온용 히트파이프용 냉각기 및 이를 포함하는 열성능 시험장비 |
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