JPS6054600B2 - ヒ−トパイプ熱交換器の温度制御法 - Google Patents
ヒ−トパイプ熱交換器の温度制御法Info
- Publication number
- JPS6054600B2 JPS6054600B2 JP55103066A JP10306680A JPS6054600B2 JP S6054600 B2 JPS6054600 B2 JP S6054600B2 JP 55103066 A JP55103066 A JP 55103066A JP 10306680 A JP10306680 A JP 10306680A JP S6054600 B2 JPS6054600 B2 JP S6054600B2
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- Japan
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- heat
- temperature
- heat exchanger
- vibrator
- heat pipe
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- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はヒートパイプ熱交換器の温度制御法に関し、熱
交換器に用いたヒートパイプを保護すべく、ヒートパイ
プの作動温度を使用限界内に保ち、管体の破損と伝熱特
性の急激な低下を防止するようにしたものである。
交換器に用いたヒートパイプを保護すべく、ヒートパイ
プの作動温度を使用限界内に保ち、管体の破損と伝熱特
性の急激な低下を防止するようにしたものである。
一般に、ヒートパイプ熱交換器は使用目的に応じて加熱
器又は冷却器といわれるが、その種類は多く、以下の説
明ては高温のガスで低温ガス又は液体を加熱する熱交換
を例に述べる。
器又は冷却器といわれるが、その種類は多く、以下の説
明ては高温のガスで低温ガス又は液体を加熱する熱交換
を例に述べる。
上記ヒートパイプは極めて高い熱伝導性を有する伝熱素
子であるが、次の（ａ）〜（ｃ）のような欠点がある。
子であるが、次の（ａ）〜（ｃ）のような欠点がある。
（ａ）熱媒体によつて使用温度範囲が限られ、これを超
えて使用すると作動圧力が高くなり、管体の破損を招く
。（ｂ）ある温度以上で作動させると、熱媒体が分解し
たり、管材と反応したりして不凝縮ガスを発生し、急激
な性能の低下を起す。
えて使用すると作動圧力が高くなり、管体の破損を招く
。（ｂ）ある温度以上で作動させると、熱媒体が分解し
たり、管材と反応したりして不凝縮ガスを発生し、急激
な性能の低下を起す。
（ｃ）単一の熱媒体では広い温度領域をカバーできない
。
。
上記した欠点のために、ヒートパイプは主として空調用
熱交換器のように、熱交換器の高温側流体入口温度がヒ
ートパイプの最高使用温度より低い場合に使われていた
。
熱交換器のように、熱交換器の高温側流体入口温度がヒ
ートパイプの最高使用温度より低い場合に使われていた
。
ところで、上記の欠点をうまく克服して、ヒートパイプ
の一部又は全部について、ヒートパイプの最高使用温度
が高温側流体入口温度以下になるような場合でも使用で
きるようにすれば伝熱性能の高い熱交換器を制作するこ
とができる。
の一部又は全部について、ヒートパイプの最高使用温度
が高温側流体入口温度以下になるような場合でも使用で
きるようにすれば伝熱性能の高い熱交換器を制作するこ
とができる。
このような熱交換器として、第１図に示す如く、第１の
熱交換器１と第２の熱交換器２とを備え、これらの熱交
換器１、２間の隔壁板３を貫通して多数のヒートパイプ
４ａ、４ｂ・・・４ｇを配設し、これらのヒートパイプ
のうち４ａ〜４ｄには使用限界温度の比較的高い熱媒体
Ａを用い、又４ｅ〜４ｇには使用限界温度の比較的低い
熱媒体Ｂを用いたものが知られている。図中の符号５ａ
、５ｂはそれぞれ熱交換器１の入口と出口、６ａ、６ｂ
は熱交換器２の入口と出口を示ず。又、矢印Ａは低温側
流体、矢印Ｂは高温側流体の流れる方向を示す。・第２
図は上記ヒートパイプ４ａ、４ｂ・・・４ｇの作動温度
を示すものである。上記第１図のものては作動温度領域
毎の最適な熱媒体のヒートパイプ群をいくつか組合せ、
広い温度領域をカバーするものてあるが、高温側流体入
口温度と低温側流体入・口温度との間の任意の値にヒー
トパイプ管体（又は作動温度）を設定し、排ガスで燃料
油を加熱する場合、管体温度の燃料の引火点以下に保つ
ようにしたり、又は排ガスで水を加熱するような場合に
管体温度を酸露点以上に保つようにする。上記した従来
の熱交換器は、計画通りの使用条件のときには問題ない
が、低温側流体の流量が減少したり、高温側流体の温度
が上昇したりするとヒートバイブの一部又は全部が過熱
状態となり、前記欠点（ａ），（ｂ）を生ずる。このた
め、従来では産業排熱回収等にはヒートバイブ熱交換器
があまり使用されなかつた。一方、ヒートバイブ熱交換
器の過熱防止法として、第３図に示す如く、低温側流体
の流量減小を検知し、高温側流体を遮断する方法も知ら
れている。
熱交換器１と第２の熱交換器２とを備え、これらの熱交
換器１、２間の隔壁板３を貫通して多数のヒートパイプ
４ａ、４ｂ・・・４ｇを配設し、これらのヒートパイプ
のうち４ａ〜４ｄには使用限界温度の比較的高い熱媒体
Ａを用い、又４ｅ〜４ｇには使用限界温度の比較的低い
熱媒体Ｂを用いたものが知られている。図中の符号５ａ
、５ｂはそれぞれ熱交換器１の入口と出口、６ａ、６ｂ
は熱交換器２の入口と出口を示ず。又、矢印Ａは低温側
流体、矢印Ｂは高温側流体の流れる方向を示す。・第２
図は上記ヒートパイプ４ａ、４ｂ・・・４ｇの作動温度
を示すものである。上記第１図のものては作動温度領域
毎の最適な熱媒体のヒートパイプ群をいくつか組合せ、
広い温度領域をカバーするものてあるが、高温側流体入
口温度と低温側流体入・口温度との間の任意の値にヒー
トパイプ管体（又は作動温度）を設定し、排ガスで燃料
油を加熱する場合、管体温度の燃料の引火点以下に保つ
ようにしたり、又は排ガスで水を加熱するような場合に
管体温度を酸露点以上に保つようにする。上記した従来
の熱交換器は、計画通りの使用条件のときには問題ない
が、低温側流体の流量が減少したり、高温側流体の温度
が上昇したりするとヒートバイブの一部又は全部が過熱
状態となり、前記欠点（ａ），（ｂ）を生ずる。このた
め、従来では産業排熱回収等にはヒートバイブ熱交換器
があまり使用されなかつた。一方、ヒートバイブ熱交換
器の過熱防止法として、第３図に示す如く、低温側流体
の流量減小を検知し、高温側流体を遮断する方法も知ら
れている。
第３図において、７はヒートバイブ熱交換器、８は流量
センサー、９は加熱側流体遮断弁、１０はコントローラ
であり、矢印Ｃ方向へ流れている冷却側流体の流量がセ
ンサ８により検知され、この検知値に基づいてコントロ
ーラ１０により遮断弁９が制御され、該制御により加熱
側流体が遮断される。尚、矢印Ｄは加熱側流体の流れの
方向を示す。上記第３図のものでは、次のような欠点が
あつた。（ａ）汚れ等による冷却側伝熱性能の低下に伴
うヒートバイブの過熱に対処できない。
センサー、９は加熱側流体遮断弁、１０はコントローラ
であり、矢印Ｃ方向へ流れている冷却側流体の流量がセ
ンサ８により検知され、この検知値に基づいてコントロ
ーラ１０により遮断弁９が制御され、該制御により加熱
側流体が遮断される。尚、矢印Ｄは加熱側流体の流れの
方向を示す。上記第３図のものでは、次のような欠点が
あつた。（ａ）汚れ等による冷却側伝熱性能の低下に伴
うヒートバイブの過熱に対処できない。
（ｂ）高温側流体の温度上昇によるヒートバイブの過熱
に対処できない。
に対処できない。
（ｃ）高温側流体の流量の増加によるヒートバイブの過
熱に対処できない。
熱に対処できない。
（ｄ）熱媒体の異なるヒートバイブ群毎の個々の条件に
きめ細かく対応できない。
きめ細かく対応できない。
本発明は上記した欠点を除去し、ヒートバイブの過熱を
防止することができるヒートバイブ熱交一換器の温度制
御法を提供するものである。
防止することができるヒートバイブ熱交一換器の温度制
御法を提供するものである。
先ず、本発明の基本的な構成を第４図について詳細に説
明する。
明する。
第４図において１１はヒートバイブ熱交換器、１２はヒ
ートバイブであり、これらは周知のものである。１３は
ヒートバイブ１２に設けられた管体温度検出センサ、１
４はコントローラ、１５は加熱側流体流量調節弁である
。
ートバイブであり、これらは周知のものである。１３は
ヒートバイブ１２に設けられた管体温度検出センサ、１
４はコントローラ、１５は加熱側流体流量調節弁である
。
このような構成の熱交換器ではセンサ１３によりヒート
バイブ１２の管体温度が検知され、この検知値に基づい
てコントローラ１４により調節弁１５が駆動され、該駆
動により高温側流体の流量が制御され、ヒートバイブ１
２の過熱を防止すべくヒートバイブ１２の管体温度が使
用限界内に保たれる。上記センサ１３は第５図に略示す
る如く、多数のヒートバイブ１２のうち高温側流体の入
口１６側から数えて第１番目のヒートバイブに取付けれ
ばよい。尚、第５図において第３図、第４図と同一符号
は同効のものを示す。上記第５図の熱交換器１１は１群
のヒートバイブ１２により構成されているが、第６図の
ように、２群以上のヒートバイブ１２ａ，１２ｂにより
構成されている場合には、各群のヒートバイブ１２ａ，
１２ｂのうち、最も作動温度の高いヒートバイブの管体
温度ｊを検出すればよい。尚、第６図において、第３図
、第４図と同一符号は同効のものと示す。又、上記ヒー
トバイブ１２ａ，１２ｂにおけるセンサ１３の取付位置
として、基本的には、ヒートバイブの作動流体の内部温
度に近似することが知られている（作動温度）高温側と
低温側との境界部であることが望ましいが、高温側又は
低温側のいずれであつても差しつかえない。センサ１３
を高温側に取付けた場合には、作動温度より高い温度を
検出することになるので安全であるが、低温側に取付け
たときには指示値がそのときの作動温度より低い値にな
るので注意を要する。上記第４図では、検知温度に応じ
て流体の流量を制御しているが、検知温度に応じて管体
の伝熱面積を変えるようにしてもよい。以下に、本発明
の一実施例について説明する。
バイブ１２の管体温度が検知され、この検知値に基づい
てコントローラ１４により調節弁１５が駆動され、該駆
動により高温側流体の流量が制御され、ヒートバイブ１
２の過熱を防止すべくヒートバイブ１２の管体温度が使
用限界内に保たれる。上記センサ１３は第５図に略示す
る如く、多数のヒートバイブ１２のうち高温側流体の入
口１６側から数えて第１番目のヒートバイブに取付けれ
ばよい。尚、第５図において第３図、第４図と同一符号
は同効のものを示す。上記第５図の熱交換器１１は１群
のヒートバイブ１２により構成されているが、第６図の
ように、２群以上のヒートバイブ１２ａ，１２ｂにより
構成されている場合には、各群のヒートバイブ１２ａ，
１２ｂのうち、最も作動温度の高いヒートバイブの管体
温度ｊを検出すればよい。尚、第６図において、第３図
、第４図と同一符号は同効のものと示す。又、上記ヒー
トバイブ１２ａ，１２ｂにおけるセンサ１３の取付位置
として、基本的には、ヒートバイブの作動流体の内部温
度に近似することが知られている（作動温度）高温側と
低温側との境界部であることが望ましいが、高温側又は
低温側のいずれであつても差しつかえない。センサ１３
を高温側に取付けた場合には、作動温度より高い温度を
検出することになるので安全であるが、低温側に取付け
たときには指示値がそのときの作動温度より低い値にな
るので注意を要する。上記第４図では、検知温度に応じ
て流体の流量を制御しているが、検知温度に応じて管体
の伝熱面積を変えるようにしてもよい。以下に、本発明
の一実施例について説明する。
この実施例では、第７図に示す熱交換器１１を用い、ダ
ウサムＡヒートバイブ１２ａと、水ヒートバイブ１２ｂ
の検知の温度に応じコントローラ１４を介して調節弁１
５を駆動したものであり、製鉄所均熱炉における燃料ガ
スの予熱に適用し、上記ヒートバイブ１２ａ，１２ｂの
管体温度がそれぞれの最高使用温度以下になるように排
ガス流量を制御した。矢印Ｅは高炉ガスとコークス炉ガ
スの混合した、所謂Ｍガスの流れ方向を示し、矢印Ｆは
排ガスの流れ方向を示すものである。この実施例におい
て、（１）排ガス 種類 均熱炉燃焼排ガス
流量０〜２０００Ｎｄ／ｈ 温度５５００Ｃ〜８０（１）０Ｃ」（２）
燃料ガス 種類Ｍガス （２５００Ｋｃａ１／Ｎｄ）
流量０〜２０００Ｎイ／ｈ 温度２０Ｃ （３）ダウサムヒートパイプの使用温度ＭＡ×３２０・
ｃ（４）水ヒートバイブの使用温度ＭＡ×２００℃（５
）ヒートバイブの列数 水ヒートバイブ７列ダウサムヒ
ートパイプ１７列（６）熱電対（センサ）取付位置・・
・加熱側と被加熱側の境界であり、温度変化は第８図の
ようになつた。
ウサムＡヒートバイブ１２ａと、水ヒートバイブ１２ｂ
の検知の温度に応じコントローラ１４を介して調節弁１
５を駆動したものであり、製鉄所均熱炉における燃料ガ
スの予熱に適用し、上記ヒートバイブ１２ａ，１２ｂの
管体温度がそれぞれの最高使用温度以下になるように排
ガス流量を制御した。矢印Ｅは高炉ガスとコークス炉ガ
スの混合した、所謂Ｍガスの流れ方向を示し、矢印Ｆは
排ガスの流れ方向を示すものである。この実施例におい
て、（１）排ガス 種類 均熱炉燃焼排ガス
流量０〜２０００Ｎｄ／ｈ 温度５５００Ｃ〜８０（１）０Ｃ」（２）
燃料ガス 種類Ｍガス （２５００Ｋｃａ１／Ｎｄ）
流量０〜２０００Ｎイ／ｈ 温度２０Ｃ （３）ダウサムヒートパイプの使用温度ＭＡ×３２０・
ｃ（４）水ヒートバイブの使用温度ＭＡ×２００℃（５
）ヒートバイブの列数 水ヒートバイブ７列ダウサムヒ
ートパイプ１７列（６）熱電対（センサ）取付位置・・
・加熱側と被加熱側の境界であり、温度変化は第８図の
ようになつた。
第９図は他の実施例としてのヒートバイブ式温水加熱器
を示すものであり、伝熱面積制御により水ヒートバイブ
１２の排ガス側管体温度が酸露点温度以上になるように
冷却側の伝熱面積を制御する。
を示すものであり、伝熱面積制御により水ヒートバイブ
１２の排ガス側管体温度が酸露点温度以上になるように
冷却側の伝熱面積を制御する。
この温水加熱器の温水は一般給油用であり、６１℃→７
６℃の温度で１．３ｔ／ｈの流量がある。第９図におい
て１７は排ガスの通路であり、６００℃〜９００゜Ｃの
排ガスが通過する。１８は上記通路１７との間に隔壁板
１９を隔てて配設されたタンクであり、２０は該タンク
内の水を示す。上記通路１７とタンク１８との間には上
記ヒートバイブ１２が配設され、これらのヒートバイブ
１２にそれぞれ樫製の遮断筒２１が被され、これらの遮
断筒２１は駆動部２２に結合されている。この駆動部２
２は、前記した如く、ヒートバイブ１２に設けられたセ
ンサ１３での検知温度によりコントローラ１０を介して
制御され、ヒートバイブ１２の温度に応じて遮断筒２１
が上下動され、これによりヒートバイブ１２と水２０と
の接触面積が可変され、伝熱面積が制御される。この制
御により、排ガスの温度変動（６００℃〜９００℃）に
対して排ガス側管体温度を２０伊Ｃに保つことができた
。尚、ヒートバイブ１２に対する遮断筒２１の可動範囲
は０ 〜２００ｗＲであつた。この温水器における排ガ
スの温度変化に対してヒートバイブのガス側管壁温度は
第１０図のようになつた。本発明は叙上のようであり、
ヒートバイブの管体温度で直接加熱側流体を制御するの
で、ヒートバイブの完全な過熱防止が可能となる。
６℃の温度で１．３ｔ／ｈの流量がある。第９図におい
て１７は排ガスの通路であり、６００℃〜９００゜Ｃの
排ガスが通過する。１８は上記通路１７との間に隔壁板
１９を隔てて配設されたタンクであり、２０は該タンク
内の水を示す。上記通路１７とタンク１８との間には上
記ヒートバイブ１２が配設され、これらのヒートバイブ
１２にそれぞれ樫製の遮断筒２１が被され、これらの遮
断筒２１は駆動部２２に結合されている。この駆動部２
２は、前記した如く、ヒートバイブ１２に設けられたセ
ンサ１３での検知温度によりコントローラ１０を介して
制御され、ヒートバイブ１２の温度に応じて遮断筒２１
が上下動され、これによりヒートバイブ１２と水２０と
の接触面積が可変され、伝熱面積が制御される。この制
御により、排ガスの温度変動（６００℃〜９００℃）に
対して排ガス側管体温度を２０伊Ｃに保つことができた
。尚、ヒートバイブ１２に対する遮断筒２１の可動範囲
は０ 〜２００ｗＲであつた。この温水器における排ガ
スの温度変化に対してヒートバイブのガス側管壁温度は
第１０図のようになつた。本発明は叙上のようであり、
ヒートバイブの管体温度で直接加熱側流体を制御するの
で、ヒートバイブの完全な過熱防止が可能となる。
又、管体温度の目標値を任意の値（使用限界内の）に保
つことが可能となり、熱交換器のきめ細い温度制御が可
能になる。
つことが可能となり、熱交換器のきめ細い温度制御が可
能になる。
第１図は従来例を示す構成図、第２図は第１図のものの
温度特性を示す線図、第３図は他の従来例を示す構成図
、第４図は本発明の構成図、第５図は第４図の要部の概
略図、第６図は第５図のものの変形例を示す概略図、第
７図は本発明の一実施例に用いた熱交換器の構成図、第
８図は第７図のものの温度特性を示す線図、第９図は他
の実施例に用いた温水器の構成図、第１０図は第９図の
ものの温度特性を示す線図である。 １２，１２ａ，１２ｂ・・・・・化一トパイプ、１５・
・・・・・調節弁、２１・・・・・・遮断筒。
温度特性を示す線図、第３図は他の従来例を示す構成図
、第４図は本発明の構成図、第５図は第４図の要部の概
略図、第６図は第５図のものの変形例を示す概略図、第
７図は本発明の一実施例に用いた熱交換器の構成図、第
８図は第７図のものの温度特性を示す線図、第９図は他
の実施例に用いた温水器の構成図、第１０図は第９図の
ものの温度特性を示す線図である。 １２，１２ａ，１２ｂ・・・・・化一トパイプ、１５・
・・・・・調節弁、２１・・・・・・遮断筒。
Claims (1)
- １ 加熱流体入口側のヒートパイプ管体温度を検出し、
このヒートパイプ管体温度が使用温度の限界以下となる
ように流体の流量又は管体の伝熱面積を変化させること
を特徴とするヒートパイプ熱交換器の温度制御法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55103066A JPS6054600B2 (ja) | 1980-07-29 | 1980-07-29 | ヒ−トパイプ熱交換器の温度制御法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55103066A JPS6054600B2 (ja) | 1980-07-29 | 1980-07-29 | ヒ−トパイプ熱交換器の温度制御法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5728989A JPS5728989A (en) | 1982-02-16 |
| JPS6054600B2 true JPS6054600B2 (ja) | 1985-11-30 |
Family
ID=14344286
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55103066A Expired JPS6054600B2 (ja) | 1980-07-29 | 1980-07-29 | ヒ−トパイプ熱交換器の温度制御法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6054600B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59108071U (ja) * | 1983-01-10 | 1984-07-20 | 株式会社フジクラ | 制御機構を設けた熱交換器 |
| WO1988006679A1 (en) * | 1986-03-17 | 1988-09-07 | Mann David O | Apparatus and method for treating air from a turbocharger |
| US4708120A (en) * | 1986-03-17 | 1987-11-24 | Mann Technology Limited Partnership | Apparatus and method for treating air from a turbocharger |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4943723A (ja) * | 1972-08-31 | 1974-04-24 | ||
| US4033406A (en) * | 1974-09-03 | 1977-07-05 | Hughes Aircraft Company | Heat exchanger utilizing heat pipes |
| JPS5927407B2 (ja) * | 1976-10-06 | 1984-07-05 | 東レ株式会社 | 仮ヨリ加工糸の製造法 |
| JPS5412174U (ja) * | 1977-06-29 | 1979-01-26 |
-
1980
- 1980-07-29 JP JP55103066A patent/JPS6054600B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5728989A (en) | 1982-02-16 |
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