JPH102501A - 蓄熱型蒸気発生器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱応答性および安全性に優れ、かつコンパク
トな蓄熱型蒸気発生器を提供する。 【解決手段】 作動流体の潜熱として熱輸送するヒート
パイプの蒸発部１３を蓄熱ブロック８に連結するととも
に、そのヒートパイプの凝縮部１０を水と接触させて蒸
気を得る構成の蓄熱型蒸気発生器において、ヒートパイ
プがループ型ヒートパイプ９であるとともに、その凝縮
部１０の内部あるいは外部に、内部に水を流通する給水
管１４が同心円状に設けられている。その給水管１４の
上端部側に、蒸気噴出口１５が設けられるとともに、下
端部側に給水口１６が設けられている。さらに、ヒート
パイプ９の凝縮部１０から放熱している際に、給水管１
４内の水量がほぼ一定となるよう給水量を制御する制御
手段１７が備えられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、蓄熱体の有する
熱をヒートパイプを介して水に与えて蒸気を得る形式の
蒸気発生器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】安価な深夜電力を利用して熱エネルギー
を蓄え、その熱をヒートパイプにより輸送して水を加熱
することにより蒸気を発生する構成の蓄熱型蒸気発生器
が知られている。図２はその一例を示す図であり、符号
１はループ型ヒートパイプを示し、このヒートパイプ１
のうち最も低い位置において蓄熱ブロック２を貫通して
おり、これに対して最も高い位置は蓄熱ブロック２の上
方に設置されたタンク３の内部に蛇行して配設されてい
る。

【０００３】また、ループ型ヒートパイプ１の管路には
作動流体の還流を制御する開閉バルブ４が設けられてい
る。蓄熱ブロック２は金属ブロックやセラミックブロッ
クなどの高融点材料が蓄熱材として用られたものであ
り、外部から熱を与えるために電気ヒーター５が取り付
けられている。また、タンク３は給水管６から供給され
る水を貯溜するものであり、その上部には蒸気噴出口７
が備えられている。

【０００４】したがって、上述した蒸気発生器では、電
気ヒータ５で蓄熱ブロック２を加熱することにより熱エ
ネルギーを蓄熱ブロック２に蓄えておき、蒸気の発生を
行なう場合には開閉バルブ４を調節して液相の作動流体
を蓄熱ブロック２側に送るとともに、タンク３に水を供
給すれば、ループ型ヒートパイプ１の蓄熱ブロック２と
接している箇所で作動流体が加熱されて蒸発し、その蒸
気がタンク３内に配された箇所に流動して水に熱を与え
て凝縮する。その結果、タンク３内の水が熱され、蒸気
噴出口７から蒸気が出力される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
構成の蒸気発生器は、水を貯溜させて加熱する構成であ
るので、タンクを設置するスペースを確保しなければな
らないばかりか、タンク内の水の全量を同時に加熱しな
ければならないので、水の熱容量が大きくなり、したが
って熱応答性が悪い問題があった。また、大量に蒸気を
発生させた場合には、圧力によってタンクが破裂する危
険性があり、そのため法規制による制約を受ける不都合
もあった。

【０００６】この発明は上記の事情に鑑みてなされたも
ので、安全性および熱応答性に優れ、かつコンパクトな
蓄熱型蒸気発生器を提供することを目的とするものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段およびその作用】この発明
は上記の目的を達成するために、作動流体の潜熱として
熱輸送するヒートパイプの蒸発部を蓄熱ブロックに連結
するとともに、そのヒートパイプの凝縮部を水と接触さ
せて蒸気を得る構成の蓄熱型蒸気発生器において、前記
ヒートパイプがループ型ヒートパイプであるとともに、
その凝縮部の内部あるいは外部に、内部に水を流通する
給水管が同心円状に設けられ、その給水管の上端部側に
蒸気噴出口が設けられるとともに、下端部側に給水口が
設けられ、さらに、前記ヒートパイプ凝縮部から放熱し
ている際に前記給水管内の水量がほぼ一定となるよう給
水量を制御する制御手段が備えられていることを特徴と
するものである。

【０００８】したがって、この発明の蒸気発生器では、
制御手段を開くなどして水を給水管に供給する。給水口
から蒸気噴出口に向けて流通する水が、蓄熱ブロックの
熱を輸送するループ型ヒートパイプにより加熱されて蒸
発させられる。その蒸気は圧力の低い蒸気噴出口に向け
て給水管内部を流動し、蒸気噴出口から出力される。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は、この発明の一具体例を示
す系統図である。蓄熱ブロック８には、ループ型ヒート
パイプ９が連結されている。ループ型ヒートパイプ９は
循環路を形成するよう成形された密閉管内に水やアルコ
ールなどの目的温度内で蒸発凝縮を行なう流体を作動流
体として封入したものであり、所定の箇所に入熱があっ
て他の箇所との間に温度差が生じると、作動流体が蒸発
してその蒸気により温度の低い箇所に向けて熱輸送を開
始するものである。

【００１０】ループ型ヒートパイプ９の管路の凝縮部１
０と蓄熱ブロック８との途中には開閉バルブ１１が取り
付けられている。この開閉バルブ１１は液相作動流体の
流量を調整する装置であり、例えば蒸気発生を行なわな
い場合には、開閉バルブ１１を全閉させて作動流体の循
環を完全に停止させる。この場合、ループ型ヒートパイ
プ９の内部はドライアウト状態になるので熱輸送が行わ
れなくなる。

【００１１】なお、このようにヒートパイプ機能を停止
させた状態で電気ヒーター１２に通電発熱させて蓄熱ブ
ロック８を加熱昇温させることにより、蓄熱ブロック８
に熱を蓄えることができる。また、図示しないがループ
型ヒートパイプ９のコンテナは、外気との間で熱授受し
ないように断熱被覆されている。さらに毛細管圧力によ
り作動流体の循環を促進させるウィックを必要に応じて
コンテナ内部に設けてもよい。

【００１２】蓄熱ブロック８は金属ブロックやセラミッ
クブロックなどからなる顕熱蓄熱体であり、その内部に
はループ型ヒートパイプ９の蒸発部１３が埋設されてい
る。その蒸発部１３は、外部から熱を受ける受熱面積を
広くするために例えば格子状に成形されていて凝縮部１
０より低い位置に設けられている。また、蓄熱ブロック
８にはヒートパイプの熱源となる電力を蓄熱体に供給す
る電気ヒーター１２が取り付けられている。

【００１３】他方、ループ型ヒートパイプ９の凝縮部１
０は蒸発部１３よりも高い位置に設置され、その同心状
の内部には所定の空間を有して給水管１４が挿着されて
いて、所謂２重管構造に形成されている。そして、その
両部材は熱伝達面積を確保するためにここでは蛇行状態
を形成して配設されている。給水管１４の上方の端部に
は蒸気噴出口１５が形成されている。一方、下方側の端
部には給水口１６が形成されていて、ここから注入され
た水がポンプ（図示せず）によって蒸気噴出口１５に向
けて流される。

【００１４】ところで、この発明の蒸気発生きは、給水
管１４内に流通する水を加熱して蒸発させる構成のもの
であるので、給水管１４内部に過剰に水が溜まることは
好ましくなく、したがって、給水管１４内に常時適当量
の水が流通するように調節されることが望ましい。その
ための制御手段が給水口１６に備えられており、その一
例としてポンプの速度あるいは吐出圧力に対応して自動
的に供給水量を調整するバルブ１７などを挙げることが
できる。

【００１５】つぎに上記のように構成した蒸気発生器の
作用を説明する。まず、開閉バルブ１１を開くなどして
ループ型ヒートパイプ９の蒸発部１３に液相作動流体を
流下させる。ループ型ヒートパイプ９の内部に封入され
ている液相の作動流体が蓄熱ブロック８の保有する熱に
よって蒸発し、凝縮部１０に向けて流動を開始する。な
お、コンテナ内を循環する気相作動流体は充分に高温で
ある。

【００１６】つぎに制御手段としてのバルブ１７を開く
などして給水管１４内に適当量の通水を行なう。する
と、ループ型ヒートパイプ９の凝縮部１０、すなわち２
重管構造の箇所において、作動流体と給水管１４内を流
れる水との間で熱交換が行われ、給水管１４の内部の流
水が沸点以上に加熱されて蒸気となる。その蒸気は給水
管１４内を蒸気噴出口１５に向けて流動し、そこから出
力される。その際に給水口１６と蒸気噴出口１５とに高
低差が与えられていることから蒸気の流動が速やかに行
なわれる。また、放熱して凝縮した作動流体は重力の作
用によって蒸発部１３に還流して再度加熱される。な
お、蒸気の発生を停止する場合には、開閉バルブ１１を
閉じればよい。また、その際には給水管１４への水の供
給も中止する。

【００１７】このように構成された蒸気発生器による
と、水が給水管１４内を流れている状態で加熱するの
で、熱応答性に優れ、迅速に蒸気を発生させることがで
きる。

【００１８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、ループ
型ヒートパイプの凝縮部の内部あるいは外部の同心状に
給水管を設けて２重管構造とし、かつ供給する水量を調
節する制御手段を設けたことにより、適当量の水を流れ
る状態で加熱するので、熱応答性が良く、しかもコンパ
クトな蒸気発生器とすることができる。また、破裂等の
危険性を飛躍的に低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の具体例を示す概略図である。

【図２】従来の蓄熱型蒸気発生器の例を示す概略図であ
る。

【符号の説明】

８…蓄熱ブロック、 ９…ループ型ヒートパイプ、 １
０…凝縮部、 １４…給水管、 １５…蒸気噴出口、
１６…給水口、 １７…バルブ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 益子 耕一 東京都江東区木場一丁目５番１号 株式会 社フジクラ内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 作動流体の潜熱として熱輸送するヒート
   パイプの蒸発部を蓄熱ブロックに連結するとともに、そ
   のヒートパイプの凝縮部を水と接触させて蒸気を得る構
   成の蓄熱型蒸気発生器において、 前記ヒートパイプがループ型ヒートパイプであるととも
   に、その凝縮部の内部あるいは外部に、内部に水を流通
   する給水管が同心円状に設けられ、その給水管の上端部
   側に蒸気噴出口が設けられるとともに、下端部側に給水
   口が設けられ、さらに、前記ヒートパイプ凝縮部から放
   熱している際に前記給水管内の水量がほぼ一定となるよ
   う給水量を制御する制御手段が備えられていることを特
   徴とする蓄熱型蒸気発生器。