JPH0579915B2 - - Google Patents

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JPH0579915B2
JPH0579915B2 JP1501079A JP50107989A JPH0579915B2 JP H0579915 B2 JPH0579915 B2 JP H0579915B2 JP 1501079 A JP1501079 A JP 1501079A JP 50107989 A JP50107989 A JP 50107989A JP H0579915 B2 JPH0579915 B2 JP H0579915B2
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JP
Japan
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heat pipe
hydrogen
heat
gas
copper
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JP1501079A
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JPH03501998A (ja
Inventor
Ennjian Chen
Zaooron Rin
Rii Ingu Chen
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EE BII BII EA PUREHIITAA Inc
Original Assignee
EE BII BII EA PUREHIITAA Inc
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Publication date
Application filed by EE BII BII EA PUREHIITAA Inc filed Critical EE BII BII EA PUREHIITAA Inc
Publication of JPH03501998A publication Critical patent/JPH03501998A/ja
Publication of JPH0579915B2 publication Critical patent/JPH0579915B2/ja
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/0258—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with means to remove contaminants, e.g. getters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B5/00—Water
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)

Description

請求の範囲  䜜甚空間を限定する゚ンクロヌゞダヌを有
し、該䜜甚空間内に導入された䜜甚流䜓ずしお、
前蚘゚ンクロヌゞダヌず反応しお氎玠を攟出する
蒞発可胜な流䜓を䜿甚するヒヌトパむプにおい
お、前蚘䜜甚空間内に、該䜜甚空間から攟出され
た氎玠を酞化しお氎ずする酞化手段を配眮し、該
酞化手段を、前蚘䜜甚流䜓に䞍溶でか぀氎玠ガス
を氎に酞化する物質で構成したこずを特城ずす
る、ヒヌトパむプ。
 請求項蚘茉のものにおいお、前蚘酞化手段
が、氎玠の電極電䜍よりも高い電極電䜍を有する
金属酞化物を包含しおなるものである、ヒヌトパ
むプ。
 請求項蚘茉のものにおいお、前蚘酞化手段
が、氎玠の電極電䜍よりも高い電極電䜍を有する
金属酞化物を含有する物質を包含しおなるもので
ある、ヒヌトパむプ。
 請求項蚘茉のものにおいお、前蚘酞化手段
が、ヒヌトパむプの䜜甚枩床に加熱される際、氎
玠の電極電䜍よりも高い電極電䜍を有する金属酞
化物を生成する物質を包含しおなるものである、
ヒヌトパむプ。
 請求項蚘茉のものにおいお、前蚘酞化手段
が、酞化銅及び酞化銅含有混合物で
なる矀から遞ばれる物質を包含しおなるものであ
る、ヒヌトパむプ。
 請求項蚘茉のものにおいお、前蚘酞化手段
が、空気䞭、枩床玄800℃においおないし時
間焌結した銅及び酞化銅の混合物を包含し
おなるものである、ヒヌトパむプ。
 請求項蚘茉のものにおいお、前蚘銅及び酞
化銅の混合物が銅玄重量郚及び酞化銅
玄重量郚でなるものである、ヒヌトパむ
プ。
 請求項蚘茉のものにおいお、前蚘酞化手段
が、空気䞭、枩床玄820℃においお玄ないし
時間焌結しお、衚面䞊に酞化銅の局を圢成
した銅を包含しおなるものである、ヒヌトパむ
プ。
 請求項蚘茉のものにおいお、前蚘銅が銅ワ
むダの耇数のストランドでなるものである、ヒヌ
トパむプ。
 䜜甚流䜓ずしお氎を䜿甚するず共に、該䜜
甚流䜓を収容する䜜甚空間を限定し、凝瞮噚郚及
び蒞発噚郚を有し、か぀氎ず反応しお氎玠ガスを
発生する鉄又は鉄合金で圢成された゚ンクロヌゞ
ダヌず、前蚘゚ンクロヌゞダヌの䜜甚空間内に配
眮され、氎に䞍溶であ぀お、か぀氎玠を酞化しお
氎を生成する物質でなる発生した氎玠ガスを氎に
酞化する酞化手段ずを包含しおなる、ヒヌトパむ
プ。
 請求項蚘茉のものにおいお、前蚘酞化
手段が、氎玠の電極電䜍よりも高い電極電䜍を有
する金属酞化物を包含しおなるものである、ヒヌ
トパむプ。
 請求項蚘茉のものにおいお、前蚘酞化
手段が、氎玠の電極電䜍よりも高い電極電䜍を有
する金属酞化物を含有する物質を包含しおなるも
のである、ヒヌトパむプ。
 請求項蚘茉のものにおいお、前蚘酞化
手段が、ヒヌトパむプの䜜甚枩床に加熱される
際、氎玠の電極電䜍よりも高い電極電䜍を有する
金属酞化物を生成する物質を包含しおなるもので
ある、ヒヌトパむプ。
 請求項蚘茉のものにおいお、前蚘酞化
手段が、酞化銅及び酞化銅含有混合
物である矀から遞ばれる物質を包含しおなるもの
である、ヒヌトパむプ。
 請求項蚘茉のものにおいお、前蚘酞化
手段が、空気䞭、枩床玄800℃においおないし
時間焌結した銅及び酞化銅の混合物を包
含しおなるものである、ヒヌトパむプ。
 請求項蚘茉のものにおいお、前蚘銅及
び酞化銅の混合物が銅玄20重量及び酞化
銅玄80重量でなるものである、ヒヌトパ
むプ。
 請求項蚘茉のものにおいお、前蚘酞化
手段が、空気䞭、枩床玄820℃においお玄ない
し時間焌結しお、衚面䞊に酞化銅の局を
圢成した銅を包含しおなるものである、ヒヌトパ
むプ。
 請求項蚘茉のものにおいお、前蚘銅が
銅ワむダの耇数のストランドでなるものである、
ヒヌトパむプ。
 請求項蚘茉のものにおいお、前蚘酞化
手段を、ヒヌトパむプの凝瞮噚郚の端においお䜜
甚空間内に配眮しおなる、ヒヌトパむプ。
 請求項蚘茉のものにおいお、前蚘酞化
手段が、䞍溶性の氎玠酞化物質で圢成された倚孔
性ブロツクでなり、該ブロツクをヒヌトパむプの
凝瞮噚郚の端においお䜜甚空間内に挿入しおな
る、ヒヌトパむプ。
 請求項蚘茉のものにおいお、前蚘酞化
手段を構成する䞍溶性の氎玠酞化物質が粉末状、
粒状又は繊維状であり、ヒヌトパむプの凝瞮噚郚
の端における䜜甚空間に挿入される倚孔性構造䜓
に圧瞮成圢される、ヒヌトパむプ。
 請求項蚘茉のものにおいお、前蚘䜜甚
空間に配眮される際、前蚘酞化手段をヒヌトパむ
プの䜜甚枩床よりも高い枩床に加熱する、ヒヌト
パむプ。
明现曞 本発明は、ヒヌトパむプ、特に䜜甚流䜓ずしお
氎又は他の氎玠含有流䜓を䜿甚するず共に、該䜜
甚流䜓ず反応しお非凝瞮性の氎玠ガスを生成する
物質で圢成されたヒヌトパむプに係る。さらに詳
述すれば、本発明は、ヒヌトパむプの凝瞮噚郚内
に、ヒヌトパむプの䜜動の間に生成される氎玠ガ
スを酞化する手段を蚭けるこずによ぀おヒヌトパ
むプの性胜を改善するこずに係る。
銅−氎ヒヌトパむプ該ヒヌトパむプは鋌補の
゚ンクロヌゞダヌを有し、䜜甚流䜓ずしお氎を䜿
甚するは、各皮工業での熱亀換の甚途においお
広く䜿甚されおいる。このようなヒヌトパむプに
は、たずえば封止サヌモサむホン、倚孔性りむツ
クを有するヒヌトパむプ及び回転匏ヒヌトパむプ
が含たれる。鋌ヒヌトパむプには、ヒヌトパむプ
の䜜甚空間を限定するヒヌトパむプ゚ンクロヌゞ
ダヌが炭玠鋌又はステンレス鋌の劂き鉄合金、鉄
又は電気化孊列においお氎玠よりも䞊䜍に䜍眮す
る金属たずえばニツケル、クロム、マンガン
等を含有する鉄合金で圢成されるものである。
かかる鋌ヒヌトパむプを䜜動状態に眮く際には、
ヒヌトパむプが䞀般的に䜿甚される枩床においお
䜜甚流䜓の氎玠ずヒヌトパむプ空間の鋌壁ずの間
で䞀連の化孊反応が生ずるこずが知られおいる。
䞀般に、䞻反応は䞋蚘のものず考えられる。
Fe2H2O加熱 ―――→ FeOH2H2↑ 3FeOH2120℃ ――――→ Fe3O4・xH2O H2↑H2O これらの反応の結果、非凝瞮性の氎玠ガスが発
生し、ヒヌトパむプの凝瞮噚郚内の䜜甚空間に
埐々に蓄積する。このように氎玠ガスがヒヌトパ
むプの䜜甚空間の凝瞮噚郚に蓄積するため、該氎
玠ガスはヒヌトパむプの凝瞮噚郚内の䜜甚流䜓の
気盞の流れを劚げるず共に、絶瞁䜓ずしおも䜜甚
し、䜜甚流䜓の気盞ぞの熱移動を阻止しお凝瞮盞
ぞの倉化を劚げ、その結果、ヒヌトパむプの熱亀
換率を䜎䞋させる。熱亀換率の䜎䞋したヒヌトパ
むプでは、氎玠ガスは、䜜甚空間の凝瞮噚郚内の
りむツクにおける䜜甚空間の凝瞮噚壁の呚囲に氎
玠ガスの環状局が圢成され、これによ぀お䜜甚流
䜓の蒞気盞の凝瞮を阻害するようになる皋床たで
蓄積するものず考えられる。
このようなヒヌトパむプにおける氎玠ガスの蓄
積の問題を解決するために、いく぀かの察策が提
案されおいる。぀の方法は、ヒヌトパむプの゚
ンクロヌゞダヌず䜜甚流䜓ずの間の化合的適合性
を改善するものである。䜜甚流䜓ずしお氎を䜿甚
する堎合には、ヒヌトパむプの空間を効果的に分
画しお氎ず鋌補゚ンクロヌゞダヌずの間の接觊を
阻止するために、鋌補ヒヌトパむプ゚ンクロヌゞ
ダヌの内衚面䞊に保護局を蚭けるこずが知られお
いる。この保護局は氎ず反応しない材料で䜜補さ
れなければならない。代衚的には、工業的䜿甚に
圓た぀お遭遇する代衚的な䜜動枩床においお氎ず
反応しないため、保護ラむニングずしお銅が遞択
される。このようなヒヌトパむプの぀二重管
ヒヌトパむプずしお公知は、倖方のステンレス
鋌パむプ内に固定された内方銅管で圢成される。
かかる二重管ヒヌトパむプは、䞀般的に、化石燃
料蒞気発生噚における燃焌の予熱に䜿甚されるガ
ス−空気熱亀換噚の劂き工業的な熱亀換噚におい
お䜿甚される。しかしながら、このような二重管
ヒヌトパむプの補造は困難か぀高䟡である。さら
に、銅ラむニングの完党な䞀䜓性も長期間の䜜動
にわた぀お確保されるものではなく、鋌ず氎ずの
間における䞍枬の接觊を完党に阻止できるもので
もない。埓぀お、このような銅ラむニングヒヌト
パむプにおいおも、䜜甚流䜓ずしお氎が䜿甚され
る堎合には、氎玠ガスが生成され、埐々に蓄積す
るこずになる。
ヒヌトパむプ空間の゚ンクロヌゞダヌの圢成に
圓た぀お䜜甚流䜓ず適合性のある金属を遞択する
代わりに、鋌補ヒヌトパむプ゚ンクロヌゞダヌず
化孊的に適合性のある䜜甚流䜓を遞択するこずも
提案されおいる。たずえば、アンモニアは鋌補゚
ンクロヌゞダヌず反応しお非凝瞮性の氎玠ガスを
生成するこずがないため、鋌補ヒヌトパむプにお
ける䜜甚流䜓ずしおアンモニアを䜿甚するこずが
提案されおいる。䜜甚流䜓ずしおのアンモニアの
䜿甚は理論的には問題を解決するが、実際には、
少量の氎がアンモニア䞭に䞍可避的に含有されお
おり、米囜特蚱第4586561号で怜蚎されおいるよ
うに鋌管ず反応しお望たしくない非凝瞮性の氎玠
ガスを生成する。ヒヌトパむプにおいお䜿甚され
る他の䞀般的な䜜甚流䜓は、炭化氎玠系のもので
ある。これら炭化氎玠流䜓は時間の経過に぀れお
分解又は劣化するため、炭化氎玠流䜓の分解から
盎接的に、又は分解生成物ず鋌補゚ンクロヌゞダ
ヌずの反応から氎玠ガスが攟出されうる。さら
に、炭化氎玠系䜜甚流䜓䞭には、䞍玔物ずしお氎
が少量存圚する。
鋌−氎ヒヌトパむプにおける氎玠ガスの蓄積を
解消する他の方法は、氎玠の生成を阻止するより
もむしろ、ヒヌトパむプ空間内における氎玠ガス
の蓄積を緩和する手段を蚭けるものである。この
ような方法の぀は、換気手段によ぀お、蓄積し
た氎玠ガスをヒヌトパむプ空間から攟出するもの
である。たずえば、ヒヌトパむプの䜜動の間に蓄
積した氎玠ガスを定期的に攟出するために、ヒヌ
トパむプの凝瞮噚郚の端に取付けられた匁を䜿甚
できる。しかしながら、この方法は、たずえば匁
の操䜜が煩雑か぀䞍䟿であるこず、第に匁から
の挏れが避けられず、ヒヌトパむプの䜜動寿呜を
短かくするこず等、明らかに䞍利である。米囜特
蚱第3503438号に開瀺されおいるように、他の䟋
は、ヒヌトパむプの壁に気密固定され、閉止内方
端ず開攟倖方端ずを有し、氎玠ガスをパラゞりム
を透過せしめお連続的にヒヌトパむプの倖に排出
させるパラゞりム換気管である。しかしながら、
パラゞりムは高䟡な金属であり、コスト及び入手
性の䞡方の理由から工業的にはあたり広くは利甚
されない。
他の方法は、吞着によ぀お氎玠ガスをヒヌトパ
むプ空間から陀去するものである。この目的のた
め、ヒヌトパむプの凝瞮噚郚のヒヌトパむプ空間
に氎玠吞収物質を配眮する。吞収物質は、その衚
面䞊にガスを結合しうる物質である。ヒヌトパむ
プでの䜿甚を目的ずする氎玠吞収物質ずしおは、
米囜特蚱第4043387号に開瀺された劂きタンタル、
チタン及びニオブ米囜特蚱第4159737号に開瀺
された劂きバリりム、カルシりム又はリチりムず
組合されたランタン、むツトリりム又はスカンゞ
りム又は米囜特蚱第4586561号に開瀺された劂
きゞルコニりム金属間合金たずえばZrMn2合
金がある。しかしながら、工業甚のヒヌトパむ
プでの䜿甚に圓た぀おは非垞にコスト高であるこ
ずに加えお、このような氎玠吞収物質は、枩床の
䞊昇に぀れお少量の氎玠ガスしか吞収できない。
このように、圓該氎玠吞収物質は、䞊述の米囜特
蚱第4586561号で怜蚎されおいるように、パヌマ
フロスト・スタビラむれヌシペンpermafrost
stabilization甚に䜿甚される際に経隓される劂
き比范的䜎い䜜動枩床条件䞋においおのみヒヌト
パむプに関しお有効であり、ガス−ガス熱亀換の
劂き工業的甚途で䜿甚されるヒヌトパむプヒヌ
トパむプの凝瞮噚郚は少なくずも260℃500〓
の枩床のガスにさらされるでは、有効性はかな
り䜎い。
本発明の目的は、工業的な熱亀換の甚途特に
ガス−ガス熱亀換に奜適なヒヌトパむプであ぀
お、ヒヌトパむプ空間で生成した氎玠ガスを酞化
しお氎ずするこずにより、ヒヌトパむプ空間から
氎玠ガスを陀去する䜎コストの手段を具備しおな
るヒヌトパむプを提䟛するこずにある。
発明の抂芁 本発明のヒヌトパむプは、閉止䜜甚空間を限定
する゚ンクロヌゞダヌ及び䜜甚流䜓ずしお䜜甚空
間に導入された氎を包含し、この゚ンクロヌゞダ
ヌは、氎ず反応しお氎玠ガスを発生する材料で構
成される。このヒヌトパむプの凝瞮噚郚内の䜜甚
空間には酞化手段が配眮されおおり、この酞化手
段は、ヒヌトパむプの䜜動の間に発生される氎玠
ガスず反応し、この氎玠ガスを酞化しお氎ずする
物質でなる。䞀般に、このような物質に関しお芁
求される条件は、ヒヌトパむプの䜜動枩床で分解
しないこず、氎に溶解しないこず及び氎又は氎蒞
気ず反応しないこず、氎玠ず反応しお氎又は他の
生成物物理化孊特性が安定であ぀お、か぀飜和
蒞気圧がヒヌトパむプの䜜甚枩床においおほが
であるを生成するこずである。
このような酞化剀物質ずしおは、氎玠よりも高
い電極電䜍又は還元電䜍を有する金属酞化物
がある。すなわち、このような奜適な金属酞化物
の電極電䜍又は還元電䜍は、氎玠の電極電
䜍に察しおプラスの電䜍でなければならない。か
かる金属酞化物は氎玠によ぀おレドツクス反応を
生じうるものであり、本発明のヒヌトパむプにお
ける酞化剀ずしおの䜜甚に適しおいる。
奜適な金属酞化物の䟋ずしおは、CuO、PbO2、
MnO2及びHgOがある。これら金属酞化物の混合
物及びこれら金属酞化物を含有する化合物又は加
熱によ぀お圓該金属酞化物を攟出する化孊物質
を、本発明のヒヌトパむプにおける酞化剀ずしお
䜿甚するこずも可胜である。効果及びコストの点
から奜たしい酞化剀は、CuO又はCuO含有混合物
であり、最も奜適には、少量のCr2O3ず共にCu及
びCuOを含有する焌結混合物である。
本発明の酞化剀は、ブロツク状、粒状、繊維
状、粉末状又は配眮に容易な特殊な圢状の各皮圢
状でヒヌトパむプ内に導入される。奜たしくは、
該酞化剀は、氎玠ずの接觊有効面積が増倧するよ
うに倚孔構造を有する。酞化剀は良奜な構造匷床
を有するガス透過性容噚、たずえば现かい目の鉄
線又は銅線金網でなるポケツト、又はヒヌトパむ
プの凝瞮噚郚の端に導入される特殊なブロツク圢
状で圢成されたポケツト内に配眮される。
【図面の簡単な説明】
第図は、ヒヌトパむプの凝瞮噚端の䜜甚空間
に配眮された氎玠ガス酞化手段を有する本発明の
ヒヌトパむプの断面図である。
奜適な実斜䟋の説明 図面には、䞀般に閉止サヌモサむホンタむプず
しお知られおいるヒヌトパむプが図瀺されお
いる。このヒヌトパむプは、閉止䜜甚空間
この䞭に䜜甚流䜓が封入されるを限定す
る管状゚ンクロヌゞダヌを包含しおなる。管
状゚ンクロヌゞダヌの䞡端には、管状゚ンク
ロヌゞダヌの開攟端を密閉し、䜜甚流䜓
の液䜓又は蒞気盞が䜜甚空間から挏出するこずを
防止するために䜜甚空間を閉止するように気
密関係で端郚キダツプ及びが挿入しおあ
る。
ヒヌトパむプの倖衚面には、ヒヌトパむプ
のガス−金属接觊衚面を増倧させ、これにより加
熱ガスず被加熱ガス及びヒヌトパむプずの間
における熱移動効率を増倧させるよう機胜するフ
むンら線状に巻付けられ、倖方に突出する
衚面ずしお図瀺されおいるが蚭けおある。奜適
には、゚ンクロヌゞダヌの内衚面には、゚ン
クロヌゞダヌを介しお䜜甚空間内の䜜甚
流䜓ぞの熱移動を増倧させるために、䞀般的
に公知のりむツクが蚭けおある。
䜜動においおたずえば図瀺の劂くガス−ガス
熱亀換噚においお、ヒヌトパむプは、熱亀
換噚を加熱ガス甚の第流路ず、これに察向す
る被加熱ガス甚の第流路ずに分離する熱亀換
噚の分画壁䞊に搭茉される。高枩の加熱ガスが
ヒヌトパむプの蒞発噚郚の䞊を通過する
ため、䜜甚流䜓ぱンクロヌゞダヌの蒞
発噚郚の壁を通぀お加熱流䜓から移動され
る熱を吞収し、その䞀郚が蒞発する。䜜甚流䜓
の蒞気盞はヒヌトパむプの凝瞮噚郚に
移動する。䜎枩の被加熱ガスはヒヌトパむプ
の凝瞮噚郚䞊を通過する間に、䜜甚流䜓
の蒞気盞が゚ンクロヌゞダヌの凝瞮噚郚
の壁を介しお䜎枩ガスに熱を攟出するため、
䜜甚流䜓の蒞気盞が凝瞮する。぀いで、䜜甚流䜓
の凝瞮した液盞はヒヌトパむプの蒞発噚郚
に流入し、このサむクルが繰返される。
前述の劂く、䜜甚流䜓が氎玠含有流䜓であ
り、ヒヌトパむプの゚ンクロヌゞダヌが䜜甚
流䜓ず反応する材料で䜜られおいる堎合には、゚
ンクロヌゞダヌず䜜甚流䜓ずの反応の結果、䜜甚
空間内で非凝瞮性の氎玠ガスが生成される。
䜜甚空間内での氎玠ガスの発生は、氎が䜜甚流䜓
であり、゚ンクロヌゞダヌがたずえば炭
玠鋌、ステンレス鋌又は鉄−ニツケル合金の劂き
鉄又は鉄合金で圢成されおいる堎合に特に掻発で
ある。
本発明に埓぀お䜜甚空間内における非凝瞮
性の氎玠ガスの蓄積を防止するため、ヒヌトパむ
プの凝瞮噚郚内の䜜甚空間に氎玠酞
化手段を蚭眮する。図面に瀺した䟋では、酞化手
段はプラグ様ブロツクの圢状であり、䞊方端
キダツプの䞭倮孔に挿入、ねじ止めされおお
り、ヒヌトパむプの凝瞮噚郚の䜜甚空間
内に䌞長、䜍眮する。぀いで、䜜動に䟛され
る際、ヒヌトパむプ䞊を流動ガスから酞化手
段の基底端を保護するため、酞化手段の
基底郚を芆぀お保護キダツプをねじ止めす
る。
本発明の酞化手段は、䜜甚流䜓に察しお䞍
溶性であり、氎玠ガスず反応し、氎玠を酞化しお
氎ずする物質でなる。本発明の酞化手段を圢
成する物質ずしお特に奜適なものは、氎玠よりも
高い電極電䜍又は還元電䜍、すなわち氎玠ず
比べおプラスの電極電䜍を有する金属酞化物であ
る。奜適な金属酞化物の䟋ずしおは、CuO、
PbO2、MnO2及びHgOがある。酞化手段は、
このような金属酞化物を含有する混合物又は化合
物、又はヒヌトパむプの䜜動枩床に加熱される際
に、かかる金属酞化物を生成する物質でも構成さ
れる。
鋌−氎ヒヌトパむプにおける本発明の酞化手段
ずしお特に有利に䜿甚されるものは、酞化銅
CuO又は酞化銅含有混合物であ
る。酞化銅又は酞化銅含有混合物は
䜜動枩床玄160℃においお氎玠の酞化剀ずしお最
も有効であるこずが認められた。ヒヌトパむプ
の凝瞮噚郚が実質的に160℃以䞋の枩床で
䜜動される甚途では、氎玠酞化剀ずしおの酞化銅
の有効性は増倧し、氎玠ガスの陀去は、酞
化手段が配眮される䜜甚空間郚を加熱し、こ
れにより酞化手段の枩床を䞊昇させるこずに
よりスピヌドアツプされる。
さらに、銅及び酞化銅の混合物を空気䞭
で焌結するこずによ぀お、玄115℃皋床の䜎い枩
床においお氎玠酞化剀ずしおの有効性を発揮する
銅−酞化銅混合物が埗られるずの知芋を埗
た。さらに詳述すれば、効果的な䜎枩甚氎玠酞化
剀は、銅重量郚及び酞化銅重量郚でな
り、この混合物を倚孔性圢状、䞀般にプラグ圢状
のブロツクに圧瞮成圢し各皮の所望圢状を利甚
できる、぀いで空気䞭、枩床玄800℃、玄ない
し時間で焌結する。少量奜たしくは玄重量
の酞化クロムCr2O3の添加は、埗られる
焌結䜓の氎玠酞化剀ずしおの有効性をさらに増倧
させる本発明のヒヌトパむプにおける酞化手段
ずしお䜿甚される際ずの知芋を埗た。
本発明の酞化手段ずしおの䜿甚に奜適な他の䜎
枩甚氎玠酞化剀は、焌結銅ワむダの束でなる。焌
結銅ワむダの調補に圓たり、耇数の銅ワむダを空
気䞭、枩床玄820℃、玄ないし時間で焌結し
お、銅ワむダ䞊に酞化銅の局を生成する。
酞化手段は鋌−氎ヒヌトパむプにおける氎
玠の蓄積を解消するための単独のメカニズムずし
お䜿甚され、又ぱンクロヌゞダヌの化孊性を改
善する他の方法たずえば、䜜甚空間の内衚
面を䞍動態局でコヌテむングするこず、又は䜜甚
流䜓䞭に腐食抑制剀を溶解させるこずこれらの
方法では、氎ず鋌゚ンクロヌゞダヌずの
間の反応を抑制するこずによ぀お氎玠ガスの発生
速床を䜎枛させるず組合せお䜿甚される。
本発明のヒヌトパむプは、ヒヌトパむプ䜜甚空
間で発生する氎玠ガスを酞化しお氎ずする酞化手
段埓来の装眮ずは異なり、氎を生成する
を包含する。このように、酞化手段を具備す
る鋌−氎ヒヌトパむプは、鋌゚ンクロヌゞダヌず
の反応によ぀お分解された䜜甚流䜓すなわち
氎が酞化手段によ぀お再生される「回収圢
recovery type」ヒヌトパむプである。埓来の
パラゞりム又はパラゞりム合金換気管を䜿甚する
ヒヌトパむプでは、ヒヌトパむプの䜜甚空間内に
蓄積する氎玠ガスは、䜜甚流䜓ずしお回収される
よりもむしろヒヌトパむプの倖に排出される。同
様に、各皮の氎玠吞収剀を䜿甚する埓来のヒヌト
パむプでは、氎玠ガスは䜜甚流䜓ずしおは回収さ
れず、吞収剀䞊に集められ、又は吞着される。
本発明のヒヌトパむプは補造が簡単か぀安䟡で
あり、各皮工業においお䞀般的に䜿甚されおいる
埓来の鋌−氎ヒヌトパむプずは、䜜甚空間内に少
量の酞化剀が配眮されおいる点でのみ異なる。し
かしながら、酞化剀の存圚は、鋌−氎ヒヌトパむ
プの有効寿呜を数倍増倧させ、本発明のヒヌトパ
むプは、摩耗及び腐食によ぀お゚ンクロヌゞダヌ
が偶発的に砎壊されるたで良奜な熱䌝導性を保持
するため、その利点は明癜である。本発明のヒヌ
トパむプを利甚するヒヌトパむプ圢熱亀換噚は、
特にガス−ガス熱亀換による工業排熱回収たず
えば焌結空気の予熱又は煙道ガスの再加熱の分
野で甚途を有する。
本発明のヒヌトパむプを図面に瀺した特殊な具
䜓䟋を参照しお述べたが、本発明の粟神及び範囲
を逞脱するこずなく、各皮の倉圢、倉曎をなすこ
ずができる。たずえば、酞化手段は、ヒヌト
パむプの凝瞮噚端郚においお䜜甚空間の末端に挿
入されるプラグ圢である必芁はない。むしろ、酞
化手段は所望の各皮圢状が可胜であり、ヒヌ
トパむプの凝瞮噚郚内における䜜甚空間
の各皮郚䜍に蚭眮される。たずえば、酞化手
段は、粒状、粉末状又は繊維状の金属酞化物
で構成されおもよく、ヒヌトパむプの凝瞮噚
郚内の䜜甚空間の少なくずもの郚䜍に配眮
され、又は奜たしくは端キダツプに近接する
凝瞮噚郚の端におけるヒヌトパむプの䜜
甚空間内に蚭眮されたガス透過性容噚たずえば
ステンレス鋌又は銅の金網でなる容噚内に収容
される。さらに、本発明のヒヌトパむプは、
図瀺した劂く垂盎方向で蚭眮される必芁はなく、
凝瞮噚がヒヌトパむプの蒞発噚郚の䞊方に䜍
眮するかぎり、氎平方向に察しお鋭角をも぀お配
眮されればよい。
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