(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換容器に蒸気と冷却流体を供給して、蒸気を冷却流体で熱交換することにより当該蒸気を凝縮させるものにおいて、熱交換容器を螺旋状円筒部材で形成して、当該熱交換容器の下方に凝縮すべく蒸気を供給する蒸気供給管を接続し、熱交換容器の上方に冷却流体供給管を接続して、当該冷却流供給管と接続した冷却流体通路を、螺旋円筒状の熱交換容器内を少なくとも上下２室に分割するように連設し、当該冷却流体通路に冷却流体のオ―バ―フロ―部を設けると共に、当該オ―バ―フロ―部の一端開孔を熱交換容器下室と連通して凝縮すべく蒸気を当該一端開孔からオ―バ―フロ―部を通過させることにより、凝縮すべく蒸気が冷却流体中で凝縮することを特徴とする熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種蒸気使用装置で使用されて残った蒸気や、高温ドレンから発生した再蒸発蒸気などを、水などの冷却流体で熱交換して凝縮させることにより、モヤモヤと立ち込める蒸気を無くしたり、あるいは、熱交換して温度の上昇した冷却流体を別途使用して蒸気の保有熱を有効利用するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の熱交換器としては、例えば特開昭６０−１２０１８６号公報に示されたものがある。これは、蒸気供給口を有する熱回収室に冷却管を内設し、この熱回収室に大気開放部を連通して、大気開放部と熱回収室の下部に凝縮液を貯溜させることにより、熱回収室内へ不凝縮気体が流入することを防止して効率良く熱交換することができるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の熱交換器では、蒸気を完全に凝縮させるには大量の冷却水を必要とする問題があった。すなわち、供給された蒸気は熱回収室で冷却管と間接的に熱交換するだけであるために、蒸気のモヤモヤと立ち込める状態を無くしたい場合のように多量の蒸気を完全に凝縮しなければならない場合には大量の冷却水を要してしまうのである。
【０００４】
従って本発明の技術的課題は、大量の冷却流体を必要とすることなく、蒸気を確実に凝縮することのできる熱交換器を得ることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために講じた手段は、熱交換容器に蒸気と冷却流体を供給して、蒸気を冷却流体で熱交換することにより当該蒸気を凝縮させるものにおいて、熱交換容器を螺旋状円筒部材で形成して、当該熱交換容器の下方に凝縮すべく蒸気を供給する蒸気供給管を接続し、熱交換容器の上方に冷却流体供給管を接続して、当該冷却流体供給管と接続した冷却流体通路を、螺旋円筒状の熱交換容器内を少なくとも上下２室に分割するように連設し、当該冷却流体通路に冷却流体のオ―バ―フロ―部を設けると共に、当該オ―バ―フロ―部の一端開孔を熱交換容器下室と連通して凝縮すべく蒸気を当該一端開孔からオ―バ―フロ―部を通過させることにより、凝縮すべく蒸気が冷却流体中で凝縮するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
熱交換容器の上方から冷却流体供給管を介して冷却流体通路へ冷却流体が供給される。一方、熱交換容器の下方から供給された凝縮すべく蒸気は、冷却流体通路で上下２室に分割された下室からその上方に配置された冷却流体通路のオ―バ―フロ―部の一端開孔からオ―バ―フロ―部を通過することにより、オ―バ―フロ―部近傍に存在する冷却流体中を通って冷却され凝縮する。
【０００７】
冷却流体のオ―バ―フロ―部は、１箇所に限ることなく複数箇所に設けることもできる。また、螺旋円筒状の熱交換容器は複数段にわたって配置することもできる。
【０００８】
このように、凝縮すべく蒸気をオ―バ―フロ―部の冷却流体中を通過させて直接的に熱交換して凝縮させることにより、従来の熱交換器のように冷却管で間接的に熱交換するだけの場合と比較して、熱交換効率が向上して、より少ない冷却流体でもって蒸気を確実に凝縮させることができる。
【０００９】
【実施例】
図１において、螺旋円筒状の熱交換容器１と、凝縮させるべく蒸気を供給する蒸気供給管２と、熱交換容器１内の冷却流体通路３と連通した冷却流体供給管４と、冷却流体通路３に設けた複数のオ―バ―フロ―部５とで熱交換器６を構成する。
【００１０】
熱交換容器１は、螺旋状円筒部材で形成して、その内部全長にわたって冷却流体通路３を設ける。冷却流体通路３は平板状として、円筒状の熱交換容器１内を少なくとも上下２室７，８に仕切る。熱交換容器１の上端で且つ上室７に冷却流体供給管４をバルブ２０を介して接続し、熱交換容器１の下端で且つ上室７には冷却流体排出管９をバルブ１０と逆止弁１１とを介して接続すると共に、熱交換容器１の下端で且つ下室８には、凝縮すべく蒸気を供給する蒸気供給管２を接続する。蒸気供給管２は図示しない凝縮すべく蒸気源と接続する。
【００１１】
オ―バ―フロ―部５は、それぞれ冷却流体通路３に取り付けたオ―バ―フロ―管１２とその上部に配置した断面略コの字状のカバ―１３で構成して、オ―バ―フロ―管１２の上下を開孔して連通すると共に、その下端開孔１４を熱交換容器１の下室８と連通したものである。カバ―１３と冷却流体通路３との間にはスペ―ス１５を設けて、冷却流体供給管４から供給される冷却流体が流下すると共に、オ―バ―フロ―管１２の上端の位置まで冷却流体の液位が維持されるものである。
【００１２】
熱交換容器１の上部には、バルブ２１を介して大気開放管２２を取り付ける。冷却流体供給管４のバルブ２０を閉弁してバルブ２１を開弁することにより熱交換容器１内を大気と連通し、閉弁することにより遮断することができるものである。バルブ２１を開弁して熱交換容器１内を大気と連通することにより、熱交換容器１内の空気等の不凝縮ガスを排除することができるものである。
【００１３】
本実施例においては、大気開放管２２を冷却流体供給管４から分岐して設けた例を示したが、大気開放管２２を冷却流体供給管４とは別個に設けることにより、図示はしていないがバルブ２１に代えて自動ガス抜き弁を取り付けることもできる。自動ガス抜き弁は、熱交換容器１内に溜った空気等の不凝縮ガスを自動的に外部へ排除することができるもので、従来周知のバイメタルやサ―モワックス等の感熱素子を用い、雰囲気温度が所定温度以下、例えば８０度Ｃ以下、になると開弁してガスを排除し、所定温度以上になると閉弁して蒸気の外部への漏洩を防止することができるものである。
【００１４】
熱交換容器１の下端部で且つ下室８の下端部にはスチ―ムトラップ２４を取り付ける。スチ―ムトラップ２４は、下室８で生じた凝縮水としてのドレンだけを自動的に外部へ排出し、蒸気は排出することがないものである。従って、下室８の凝縮水や液体はこのスチ―ムトラップ２４から自動的に外部へ排出されるものである。
【００１５】
熱交換容器１で蒸気を凝縮する場合、まず最初に冷却流体供給管４のバルブ２０を閉止した状態で、即ち、冷却流体を供給することなく、蒸気供給管２から凝縮すべく蒸気を容器１内へ供給する。下室８に供給された蒸気は、オ―バ―フロ―部５に至るが、オ―バ―フロ―部５には冷却流体が供給されていないために、そのまま通過して熱交換容器１内の上部から大気開放管２２のバルブ２１を通って外部へ排出される。この場合、熱交換容器１内に残留していた空気等の不凝縮ガスは、排出される蒸気と共に外部へ排除される。
【００１６】
続いて、バルブ２１を閉弁とすると共にバルブ２０を開弁して冷却流体供給管４から冷却流体通路３へ冷却流体を供給する。冷却流体通路３の冷却流体は、順次下段の冷却流体通路３へ流下すると共に、冷却流体通路３上でオ―バ―フロ―管１２の上端部の位置まで液位が上昇する。従って、下室８から上昇してくる蒸気は、オ―バ―フロ―管１２の下端開孔１４からオ―バ―フロ―部５に至り、カバ―１３との間のスペ―ス１５を通る間に冷却流体中を通過することにより、直接熱交換されて凝縮してドレンとなる。
【００１７】
最下段のオ―バ―フロ―部５で凝縮しきれなかった蒸気は、その上段のオ―バ―フロ―部５に至り同様に直接熱交換されて凝縮する。順次残った蒸気は上段部のオ―バ―フロ―部５に至る間に凝縮される。
【００１８】
蒸気が凝縮して生じたドレンと冷却流体の一部は、オ―バ―フロ―管１２の上端面を越流して下室８に至り、スチ―ムトラップ２４から外部へ排出される。
【００１９】
本実施例においては、熱交換容器１を螺旋状とし、且つ、上部の曲率半径を下部の曲率半径よりも順次小さくしたことにより、熱交換容器１自身からの放熱が促進されて、蒸気を凝縮する効果を増すことができる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、オ―バ―フロ―部で凝縮すべく蒸気を、冷却流体中を通過させて、直接熱交換によって冷却して凝縮することができ、より少ない冷却流体でもって蒸気を確実に凝縮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱交換器の実施例を示す一部断面構成図である。
【符号の説明】
１  熱交換容器
２  蒸気供給管
３  冷却流体通路
４  冷却流体供給管
５  オ―バ―フロ―部
７  上室
８  下室
９  冷却流体排出管
１２  オ―バ―フロ―管
１３  カバ―
１５  スペ―ス
２２  大気開放管
【図１】
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