JP2008229510A

JP2008229510A - 発熱体、蒸発装置および気泡微細化方法

Info

Publication number: JP2008229510A
Application number: JP2007073293A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Munakata; 鉄雄宗像; Shinichi Nagata; 眞一永田
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2007-03-20
Filing date: 2007-03-20
Publication date: 2008-10-02

Abstract

【課題】糸や布などの繊維性部材を発熱体表面に接触するように貼り付けることにより、沸騰気泡を微細化する。
【解決手段】第１の手段は、棒状の発熱体本体１の表面に繊維状部材３を接触するように巻回した発熱体である。また、第２の手段は、平板状の発熱体本体の表面に繊維状部材を接触するように設けた発熱体である。また、第３の手段は、第１または第２の手段において、前記繊維状部材が糸または布であることを特徴とする発熱体である。また、第４の手段は、第１ないし第３の手段のいずれかの発熱体を液中に配置して、前記液を加熱沸騰させて蒸発させる蒸発装置である。また、第５の手段は、第１ないし第３の手段のいずれか発熱体を液中に配置して、前記液を加熱沸騰させ、前記液中に微細化された気泡を放出させる気泡微細化方法である。
【選択図】図１

Description

この発明は、発熱体、蒸発装置および気泡微細化方法に係り、広くは沸騰・蒸発現象を扱う装置に適用され、特に、突沸が問題となる吸収式冷凍機の再生器において、発生する沸騰気泡を微細化させ突沸を抑制するための発熱体、蒸発装置および気泡微細化方法に関する。

突沸を防止する方法として、特許文献１に、発泡する面の表面に多孔性薄膜を形成し、薄膜が有する多数の微細な孔を気泡核とすることにより突沸を防止する技術が開示されている。また、Ｈ社から、高性能伝熱面として、銅の表面を微細な孔を有するように機械加工を施し気泡核を増加させたサーモエクセル（登録商標）が販売されている。一方、加熱に使用する通常のシースヒーターは、薄いステンレス製で表面が平滑であり、発生気泡核が少なく、突沸的な沸騰が発生する。シースヒーターの表面に微細な孔を有する薄膜を形成したり機械加工を施すことにより沸騰気泡を微細化することは可能であるが、著しく高コストとなる。そのため、より簡便な方法で沸騰気泡を微細化できる技術の開発が望まれている。
特開平８-２４２９９８号公報

シースヒーター表面に薄膜を形成したり、シースヒーターに合わせてシースヒーターの表面を高性能伝熱面で覆うといった方法により、沸騰気泡核を増加させ、沸騰気泡を微細化することは可能である。しかし、上記の薄膜や高性能伝熱面を形成することは一般に容易ではなく、多種多様なシースヒーターの形状に合わせた加工を必要とし、著しく高コストになってしまう。したがって、簡便に発熱体表面に多孔性の表面を形成し、沸騰気泡を微細化する技術の開発が求められる。

本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、従来発熱体表面の形状に合わせて加工されていた沸騰気泡の微細化技術を、フレキシブルな糸や布などの繊維性部材を発熱体表面に接触するように貼り付けることにより、簡便に沸騰気泡を微細化することのできる発熱体、蒸発装置および気泡微細化方法を提供することにある。

本発明は、上記の課題を解決するために、次のような手段を採用した。
第１の手段は、棒状の発熱体本体の表面に繊維状部材を接触するように巻回したことを特徴とする発熱体である。
第２の手段は、平板状の発熱体本体の表面に繊維状部材を接触するように設けたことを特徴とする発熱体である。
第３の手段は、第１の手段または第２の手段において、前記繊維状部材が糸または布であることを特徴とする発熱体である。
第４の手段は、第１の手段ないし第３の手段のいずれか１つの手段に記載の発熱体を液中に配置して、前記液を加熱沸騰させて蒸発させることを特徴とする蒸発装置である。
第５の手段は、第１の手段ないし第３の手段のいずれか１つの手段に記載の発熱体を液中に配置して、前記液を加熱沸騰させ、前記液中に微細化された気泡を放出させることを特徴とする気泡微細化方法である。

本発明によれば、発熱体表面に糸や布などの繊維状部材を接触するように貼り付けるだけで、沸騰気泡の微細化を達成することができ、従来技術よりも簡便な手段で突沸を防止することができる。

本件発明者は、沸騰現象に対するシースヒーターの表面性状の影響を実験的に調べた。その結果、フレキシブルな糸や布などの繊維状部材をシースヒーター表面に貼り付けて、水または水溶液などの液中に浸漬させて発熱させると、糸や布などの繊維状部材が有する微細構造が多数の沸騰気泡核となり、液中から放出される沸騰気泡が微細化し突沸が抑制されることを見いだした。このような知見に基づき、従来の発熱体の表面形状に合わせて加工されていた沸騰気泡の微細化技術とは異なる、フレキシブルな糸や布などの繊維状部材を発熱体の表面に接触するように貼り付けることにより、簡便な方法で沸騰気泡を微細化できる発明を提供しようとするものである。

次に、本発明の第１の実施形態を図１を用いて説明する。
図１は、本実施形態の発明に係る発熱体の構成を示す斜視図である。
同図において、１は円筒型シースヒーターなどの棒状の発熱体本体、２は発熱体本体１のリード線、３は発熱体本体１の表面に接触するように疎または密に巻回された糸である。同図に示すように、発熱体本体１の表面に糸が巻回された発熱体を不図示の蒸発器に満たした水または水溶液の液中に配置し、リード線２から電力を供給し、発熱体本体１の温度を上昇させ、液を沸騰温度以上に沸騰させることにより、糸３から液中に微細化された沸騰気泡を放出させることができる。

次に、本発明の第２の実施形態を図２を用いて説明する。
図２は、本実施形態の発明に係る発熱体の構成を示す斜視図である。
同図において、４は発熱体本体１の表面に接触するように巻かれた布である。なお、その他の構成は図１に示した同符号の構成に対応する。同図に示すように、発熱体本体１の表面に布４が巻かれた発熱体を不図示の蒸発器に満たした水または水溶液の液中に配置し、リード線２から電力を供給し、発熱体本体１の温度を上昇させ、液を沸騰温度以上に沸騰させることにより、糸４から液中に微細化された沸騰気泡を放出させることができる。

次に、本発明の第３の実施形態を図３を用いて説明する。
図３は、本実施形態の発明に係る発熱体の構成を示す斜視図である。
同図において、５は発熱体本体６の表面に布４を接触するように貼り付けるために、発熱体本体６の表面に被せられた布４を縛るための布取付ワイヤー、６は平面を有する発熱体本体である。なお、その他の構成は図２に示した同符号の構成に対応する。同図に示すように、発熱体本体６の表面に布４が布取付ワイヤー５により接触するように貼り付けられた発熱体を不図示の蒸発器に満たした水または水溶液の液中に配置し、不図示の電力供給手段から電力を供給し、発熱体本体６の温度を上昇させ、液を沸騰温度以上に沸騰させることにより、糸３から液中に微細化された沸騰気泡を放出させることができる。

次に、本発明の第４の実施形態を図４を用いて説明する。
図４は、本実施形態の発明に係る発熱体の構成を示す斜視図である。
同図において、７は発熱体本体６の表面に被せられた布４を取り付けるための複数個の布取付ネジ、８は布取付ネジ７に嵌め込まれ布取付ネジ７の頭部と布４との間に挟み込まれた、発熱体本体６の表面に布４を接触するように貼り付けるための複数個の布押えコイルバネである。なお、その他の構成は図３に示した同符号の構成に対応する。同図に示すように、発熱体本体６の表面に布４が布押えコイルバネ８により接触するように貼り付けられた発熱体を不図示の蒸発器に満たした水中または水溶液の液中に設置し、不図示の電力供給手段から電力を供給し、発熱体本体６の温度を上昇させ、液を沸騰温度以上に沸騰させることにより、糸３から液中に微細化された沸騰気泡を放出させることができる。

上記の各実施形態において、糸３または布４などの繊維状部材としては、大気圧以下の水中で使用する場合は、１００℃内で沸騰するので、木綿を用いることができる。また、大気圧以上で沸騰させ沸騰温度が高温になる場合、あるいは臭化リチウム水溶液のように腐食性の強い水溶液中で使用する場合には、例えば、ポリアミド系耐熱性繊維を用いるとよい。糸３または布４などに用いる繊維状部材としては、高温での繊維性能の保持に優れ、高温での寸法安定性に優れ、高温でも長期にわたり繊維性能の保持に優れたものであること、あるいは、腐食性の液体に用いる場合には化学的安定性に優れているものが要件となる。

なお、本発明に係る実験として、吸収式冷凍機の作動媒体として使用される臭化リチウム水溶液中に発熱体を配置した蒸発装置を用いて低圧化での実験を行った。その結果、発熱体表面に接触するように貼り付けられる繊維性部材として、耐久性の観点から、種々の金属線、ポリイミド製の糸やテープを用い、微細化の効果を確認したが、ポリイミド製の糸を用いると著しい沸騰気泡の微細化を確認した。

第１の実施形態の発明に係る発熱体の構成を示す斜視図である。第２の実施形態の発明に係る発熱体の構成を示す斜視図である。第３の実施形態の発明に係る発熱体の構成を示す斜視図である。第４の実施形態の発明に係る発熱体の構成を示す斜視図である。

符号の説明

１棒状の発熱体本体
２リード線
３糸
４布
５布取付ワイヤー
６平面を有する発熱体本体
７布取付ネジ
８布押えコイルバネ

Claims

棒状の発熱体本体の表面に繊維状部材を接触するように巻回したことを特徴とする発熱体。
平板状の発熱体本体の表面に繊維状部材を接触するように設けたことを特徴とする発熱体。
前記繊維状部材が糸または布であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発熱体。
請求項１ないし請求項３に記載のいずれか１つの請求項に記載の発熱体を液中に配置して、前記液を加熱沸騰させて蒸発させることを特徴とする蒸発装置。
請求項１ないし請求項３に記載のいずれか１つの請求項に記載の発熱体を液中に配置して、前記液を加熱沸騰させ、前記液中に微細化された気泡を放出させることを特徴とする気泡微細化方法。