(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、当該蒸気供給管の上方に冷却流体通路を配置して、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方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、当該蒸気供給管の上方に冷却流体通路を配置して、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方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】
熱交換容器の下方に供給された凝縮すべく蒸気は、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。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と共に、複数箇所に設けたオ―バ―フロ―部を一段に配置することも、あるいは、複数段にわたって配置することもできる。
【０００７】
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。
【０００８】
【実施例】
図１において、タンク状の熱交換容器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。
【０００９】
熱交換容器１の下方に蒸気供給管２を接続して図示しない凝縮すべく蒸気源と接続する。熱交換容器１内は、蒸気供給管２と連通した下方室７と、下方室７の上部に取り付けた蒸気分散板８、及び、その上方に複数のオ―バ―フロ―部５を設けた複数段の冷却流体通路３を配置して構成する。蒸気分散板８は多数の貫通孔９を設けたもので、下方室７から上部のオ―バ―フロ―部５への蒸気の流れを、熱交換容器１内全面に分散するものである。
【００１０】
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１０とその上部に配置した断面略コの字状のカバ―１１で構成して、オ―バ―フロ―管１０の上下を開孔して連通すると共に、その下端開孔１２を熱交換容器１の下方室７と連通したものである。カバ―１１と冷却流体通路３との間にはスペ―ス１３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１０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。
【００１１】
冷却流体通路３の下端部には、バルブ１４と逆止弁１５を介して冷却流体排出管１６を接続する。冷却流体通路３は、冷却流体供給管４と接続した上端部から冷却流体排出管１６と接続した下端部まで、冷却流体が流下できるようにそれぞれ所定の傾斜角度を設けて取り付ける。
【００１２】
冷却流体通路３は、本実施例においてはタンク状の熱交換容器１の内周に沿って円板状に形成する。但し、冷却流体通路３は円板状に限ることなく、矩形状あるいは長方形状等、熱交換容器１の形状に沿って適宜設計することができるものである。
【００１３】
各段の冷却流体通路３の下端部には、下段の冷却流体通路３に冷却流体を流下させる連通口１７を設ける。従って、冷却流体供給管４から供給された冷却流体は、順次上段の冷却流体通路３から下段の冷却流体通路３へ流下して、後述するように蒸気と熱交換して蒸気を凝縮させながら冷却流体排出管１６から所定箇所へ排出されるものである。
【００１４】
熱交換容器１の上部には、バルブ２０を介して大気開放管２１を取り付ける。バルブ２０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。また、バルブ２２を介してガス抜き弁２３を取り付ける。ガス抜き弁２３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もので、図示はしていないがバイメタルやサ―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ものである。
【００１５】
熱交換容器１の下方室７の下部には、スチ―ムトラップ２４とバルブ２５をそれぞれ逆止弁２６を介して取り付ける。スチ―ムトラップ２４は、下方室７から流下する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、下方室７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と共に、バルブ２５を開弁することによっても外部へ排出することができるものである。
【００１６】
熱交換容器１の外周には、容器１からの放熱を促進するための放熱フィン２７，２８を複数枚取り付ける。
【００１７】
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１８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。下方室７に供給された蒸気は、分散板８の貫通孔９を通ってオ―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２１のバルブ２０を通り、あるいは、ガス抜き弁２３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。
【００１８】
続いて、バルブ１８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１０の上端部の位置まで液位が上昇する。従って、下方室７から上昇してくる蒸気は、オ―バ―フロ―管１０の下端開孔１２からオ―バ―フロ―部５に至り、カバ―１１との間のスペ―ス１３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。
【００１９】
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。
【００２０】
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１０の上端面を越流して下段の冷却流体通路３に至り、同様に蒸気を凝縮させて冷却流体排出管１６から所定箇所へ排出される。あるいは、最下段の冷却流体通路３のオ―バ―フロ―管１０を越流した流体は、下方室７へ流下してスチ―ムトラップ２４またはバルブ２５から外部へ排出される。
【００２１】
【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  下方室
１０  オ―バ―フロ―管
１１  カバ―
１３  スペ―ス
１６  冷却流体排出管
２１  大気開放管
２３  ガス抜き弁
【図１】
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