JPH08131702A - ヒートパイプ式蒸留装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 蒸留温度を自由に制御できるヒートパイプ式
蒸留装置を提供する。 【構成】 ヒートパイプ５の蒸発部５ａが熱源流体の通
路６に、凝縮部５ｂが蒸留槽３に挿入させられて、熱源
流体の熱エネルギーが蒸留槽３に輸送するヒートパイプ
式蒸留装置１において、蒸発部５ａと熱源流体との接触
面積を増減する移動自在のカバー部材７が前記熱源流体
の通路に設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はヒートパイプ式蒸留装
置に関し、特にヒートパイプの熱輸送量を調節して、蒸
留温度を自由に調整する構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】工場等の生産工程中に無駄に失われるエ
ネルギーについては広範な調査が行われ、廃熱の回収に
ついて研究がなされている。例えば多量の熱を効果的に
移動させる素子として注目されているヒートパイプを廃
熱回収に利用する装置が開発されている。

【０００３】上記廃熱回収に利用する装置として、例え
ば、蒸留槽に入れられた多種成分を含む液体を各成分ご
とに抽出する蒸留装置があり、蒸留槽中の液体を加熱・
蒸発させるためヒートパイプを用いた例で、ヒートパイ
プの一端は工場等の廃ガス流路に挿入されるとともに、
他端は蒸留槽の中に挿入されている。つまり、このヒー
トパイプは、廃ガスの持つ熱エネルギーを蒸留槽に移動
・放熱させて、蒸留槽中の液体を蒸発させるものであ
る。一般に、生産工程から排出される廃ガスの温度と流
量は一定であるので、必要とされる性能（熱輸送量）に
応じて、ヒートパイプは適宜設計されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の装置では熱
輸送量が固定されているため、１基のヒートパイプによ
ってそれぞれの成分ごとに蒸留することができず、それ
ぞれの成分ごとに蒸留するためには、専用設計されたヒ
ートパイプならびに蒸留槽を複数設けなければならず、
装置全体が大型化・複雑化されてしまうという問題があ
った。また、工場等において起動・停止・変動運転等が
行なわれた場合、蒸留槽の温度を所定の温度に保つこと
が非常に困難なものとなっていた。

【０００５】そこでこの発明は、蒸留温度を自由に制御
できるヒートパイプ式蒸留装置を提供することを目的と
するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載された発明は、内部に凝縮性の作動
流体が封入されたヒートパイプの蒸発部が熱源流体の通
路に配設されるとともに、前記ヒートパイプの凝縮部が
蒸留槽の内部に配設され、前記熱源流体の熱エネルギー
を前記蒸留槽に輸送し、多種成分を含む液体から所望の
成分を抽出するヒートパイプ式蒸留装置において、前記
熱源流体と前記蒸発部の外面との接触を妨げる手段が、
前記熱源流体の通路に突出・退入して熱源流体と蒸発部
外面との接触面積を増減するように設けられていること
を特徴とするものである。

【０００７】また、請求項２に記載された発明は、内部
に凝縮性の作動流体が封入されたヒートパイプの蒸発部
が熱源流体の通路に配設されるとともに、前記ヒートパ
イプの凝縮部が蒸留槽の内部に配設され、前記熱源流体
の熱エネルギーを前記蒸留槽に輸送し、多種成分を含む
液体から所望の成分を抽出するヒートパイプ式蒸留装置
において、前記蒸発部の内面と前記作動流体との接触を
妨げる手段が、前記蒸発部の内部に蒸発部内面と作動流
体との接触面積を増減するように設けられていることを
特徴とするものである。

【０００８】

【作用】上記のように構成されたこの発明のヒートパイ
プ式蒸留装置によると、通常、熱源流体の熱エネルギー
が、ヒートパイプを介して蒸留槽に輸送される。そし
て、請求項１に記載された発明では、熱源流体とヒート
パイプ蒸発部の外面との接触を妨げる手段が熱源流体の
通路に突出・退入自在に設けられているので、熱源流体
と蒸発部との接触面積が増減される。

【０００９】また、請求項２に記載された発明では、ヒ
ートパイプ蒸発部の内面とヒートパイプの作動流体との
接触を妨げる手段が蒸発部の内部に変動自在に設けられ
ているので、蒸発部と作動流体のとの接触面積が増減さ
れる。したがって、単位時間当たりにおけるヒートパイ
プのエネルギー輸送量を制御することができ、蒸留槽の
温度が調節可能となる。

【００１０】

【実施例】まず、請求項１に記載された発明の実施例を
図１を参照して説明する。この蒸留装置１は抽出器２と
蒸留槽３とを備えており、この抽出器２は各成分ごとに
抽出するよう各種トラップ４を有している。また、この
蒸留槽３には一定量の液体ＷがポンプＰにより供給され
るようになっている。

【００１１】この蒸留槽３中の液体Ｗを加熱するための
熱交換器としてヒートパイプ５が用いられ、このヒート
パイプ５の蒸発部５ａは工場等の廃ガス流路６に配設さ
れているとともに、凝縮部５ｂは蒸留槽３の中に配設さ
れている。このヒートパイプ５の蒸発部５ａは、高温雰
囲気中に晒されて熱授受を行うものではなく、高温の廃
ガスが吹き付けられて、高温の廃ガスの熱エネルギーが
直接蒸発部５ａに授受されるようになっている。また、
この蒸発部５ａにはフィン５ｃが設けられており、廃ガ
スの熱エネルギーがヒートパイプ５に良好に伝達される
ようになっている。

【００１２】ここで、廃ガス流路６の外部から内部に突
出するよう円筒形（パイプ型）のカバー部材７が移動自
在に配設され、このカバー部材７が図中左側に移動した
とき、ヒートパイプ５の蒸発部５ａ、すなわちフィン５
ｃを覆うように構成されている。このとき、カバー部材
７の内面とフィン５ｃとは当接しないよう構成されてい
る。したがって、ヒートパイプ５とカバー部材７との間
には、これらの熱膨張率の差に起因する熱応力は発生し
ない。

【００１３】次に上記のように構成された蒸留装置１の
動作につき説明する。例えば、成分Ａ（沸点５０℃），
成分Ｂ（沸点１００℃），成分Ｃ（沸点１５０℃）を含
有する液体Ｗの成分Ａを抽出する場合には、カバー部材
７を図中左側に移動させ、廃ガスとヒートパイプ５の蒸
発部５ａとを接触しないようにする。したがって、ヒー
トパイプ蒸発部５ａの受熱面積が減少し、単位時間当た
り、ヒートパイプ５に与えられ輸送される熱エネルギー
量が減少する。蒸留槽３には一定量の液体Ｗが供給され
続けているので、蒸留温度が低下する。また、各種トラ
ップ４により成分Ｃを抽出する場合には、カバー部材７
を図中右側に移動させ、廃ガスとヒートパイプ蒸発部５
ａとの接触面積を増大させれば、ヒートパイプ５に与え
られ輸送される熱エネルギー量が増大して、蒸留温度が
上昇する。

【００１４】つまり、１基のヒートパイプを利用した蒸
留装置１においても、自由に抽出温度を調節することが
できる。また、工場等が変動運転を行い、廃ガスの性状
すなわち廃ガス温度および廃ガス流量が変動した場合に
おいても、所定の蒸留温度に調整することができる。ま
た、蒸留槽３に温度センサを設け、この温度センサから
の信号によりカバー部材７を移動させるように構成する
こともできる。なお、この実施例では、フィン５ｃが設
けられているヒートパイプ５の蒸発部５ａの熱授受面積
を増減したが、フィン５ｃが設けられていなくても、熱
授受面積は増減する。当然、カバー部材７を板状にして
ヒートパイプ５の蒸発部５ａと廃ガスとの接触を妨げる
ように構成しても、同様に制御することができる。

【００１５】つぎに、請求項２に記載された発明の実施
例を図２を参照して説明する。この例は、上記ヒートパ
イプ５と廃ガスとの熱授受面積を増減する手段を、上記
実施例のものとは異ならせたものである。すなわち、こ
のヒートパイプ５の蒸発部５ａには、アルゴン（Ａr ）
等の非凝縮性ガスが封入されたボンベ８が接続されてお
り、必要に応じて、蒸発部５ａの内部に貯溜されるＡr
ガス等の量（体積）が変動するよう構成されている。こ
こで、Ａr ガス等を蒸発部５ａに貯溜する手段として、
蒸発部５ａ内部にベローズを配設、もしくは蒸発部５ａ
内面に隔壁等を摺動自在に配設する等が考えられる。ま
た、他の構成は図１に示した実施例の構成と同様になっ
ている。

【００１６】そして、蒸発部５ａ内のＡr ガス等の量が
増大すると、蒸発部５ａとヒートパイプ５の作動流体と
の接触面積が減少し、ヒートパイプ５が輸送する熱エネ
ルギー量が減少する。逆に、蒸発部５ａ内のＡr ガス等
の量が減少すると、蒸発部５ａと作動流体との接触面積
が増大し、ヒートパイプ５が輸送する熱エネルギー量が
増大する。その結果、図１に示した実施例と同様に蒸留
温度を制御することができる。

【００１７】

【発明の効果】以上に説明したように、この発明のヒー
トパイプ式蒸留装置は、熱授受を行う部分の面積、すな
わち熱源流体とヒートパイプ蒸発部との接触面積もしく
はヒートパイプ蒸発部とヒートパイプの作動流体との接
触面積を増減することができるため、熱輸送量およびこ
れに伴う蒸留槽の温度を調節することができる。すなわ
ち、一基のヒートパイプによる熱交換容量の適用範囲が
拡大されるため、廃熱利用を行うこの種のヒートパイプ
が専用に設計・製造されることがなくなり、標準化する
ことができるため非常に安価に提供することができる。
またさらに、１台の装置により各成分ごとに抽出するこ
とができるため、複数の蒸留槽およびこれらを接続する
配管等を廃することができ、この種のヒートパイプ式蒸
留装置を安価に提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の請求項１に係る蒸留装置の一例を示
す概略図である。

【図２】この発明の請求項２に係る蒸留装置のヒートパ
イプの一例を示す概略図である。

【符号の説明】

１…蒸留装置、 ２…抽出器、 ３…蒸留槽、 ５…ヒ
ートパイプ、 ５ａ…蒸発部、 ５ｂ…凝縮部、 ６…
廃ガス流路、 ７…カバー部材、 ８…ボンベ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に凝縮性の作動流体が封入されたヒ
   ートパイプの蒸発部が熱源流体の通路に配設されるとと
   もに、前記ヒートパイプの凝縮部が蒸留槽の内部に配設
   され、前記熱源流体の熱エネルギーを前記蒸留槽に輸送
   し、多種成分を含む液体から所望の成分を抽出するヒー
   トパイプ式蒸留装置において、 前記熱源流体と前記蒸発部の外面との接触を妨げる手段
   が、前記熱源流体の通路に突出・退入して熱源流体と蒸
   発部外面との接触面積を増減するように設けられている
   ことを特徴とするヒートパイプ式蒸留装置。
2. 【請求項２】 内部に凝縮性の作動流体が封入されたヒ
   ートパイプの蒸発部が熱源流体の通路に配設されるとと
   もに、前記ヒートパイプの凝縮部が蒸留槽の内部に配設
   され、前記熱源流体の熱エネルギーを前記蒸留槽に輸送
   し、多種成分を含む液体から所望の成分を抽出するヒー
   トパイプ式蒸留装置において、 前記蒸発部の内面と前記作動流体との接触を妨げる手段
   が、前記蒸発部の内部に蒸発部内面と作動流体との接触
   面積を増減するように設けられていることを特徴とする
   ヒートパイプ式蒸留装置。