JPS62217025A - 熱搬送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、蒸気発生器で発生した飽和蒸気を蒸気管を経
由して放熱チューブまで導き、この放熱チューブにおい
て凝縮潜熱を周囲の流体に与え。

凝縮した凝縮液を凝縮液管を介して一旦大気開放型の凝
縮液溜にため、次に前記蒸気発生器内の温度低下に基づ
く減圧作用によって凝縮液溜内の凝縮液を前記蒸気管又
はこれとは別の還流管を経由して蒸気発生器内に戻し、
再び蒸気発生器内の凝縮液を加熱して蒸発させ、これを
蒸気管を経由して放熱チューブに送り出す作用を繰り返
して熱搬送を行なう熱搬送装置（蒸気搬送装置）に関す
るものである。

［従来技術とその問題点］ 第５図は従来の単管式熱搬送装置を示し、符号の１は蒸
気発生器であり、その内部には熱媒液ｌｌａがＪ１人さ
れており、２１は熱媒液１１ａの量を検出するために蒸
気発生器１内に取り付けられた液量センサである。１０
はガスバーナであり、１６は燃料供給管１７の途中に設
けた燃料弁である。１２は放熱チューブであり、蒸気発
生器ｌの頂部と蒸気管６で結ばれている。１４は凝縮液
溜であり、その上部には大気との連通口１５がおいてい
るゆ　１３は放熱チューブ１２の出口と凝縮液溜１４の
下部とを連結している凝縮液管である。

蒸気発生器ｌ内への熱媒液１１ａの封入量が液管センサ
２１の位置以上であれば、運転スイッチを入れると、燃
料弁１６が開き、燃料供給管１７かもガスが供給されて
ガスバーナ１０が燃焼を開始する。

蒸気発生器ｌ内の圧力が大気圧以上となったときに熱媒
蒸気が蒸気管６を通って放熱チューブ１２に送出され、
熱媒蒸気は放熱チューブ１２の周囲流体にＨ！！熱を与
えて凝縮し、凝縮液は凝縮液管１３より凝縮液溜１４に
吐出する。凝縮液溜１４内の凝縮液面にかかる圧力は、
大気連通口１５゛により、常に大気圧に保たれている。

蒸気発生器１内の熱媒液１１ａの量が液量センサ２１の
位置以下になると、燃料弁１６が閉止して蒸気発生器１
の加熱を停止し、蒸気発生器ｌが器壁を通して空冷され
ることにより生ずる減圧作用により、凝縮液溜１４内に
ためられた凝縮液ｌｌｃが大気圧の作用下で凝縮液管１
３、放熱チューブ１２、蒸気管６を通って蒸気発生器１
に還流し、熱媒液が所定の量還流したときに燃料弁１６
を開いて加熱を再開して、蒸気を再び送出するというこ
との繰り返しで、蒸気を放熱部に搬送するものであった
。

上記従来例では蒸気発生器１内の熱媒温度が蒸気発生器
体とモ衡を保ちながら冷却するので、蒸気発生器体、蒸
気発生器１内に残された熱媒液ｌｌａおよび蒸気発生器
１周囲をおおう内胴が大気圧下での飽和温度以下に降下
するまで蒸気発生器ｌ内への還流が始まらず、還流を完
了するのに長時間を要するとともに１．！）エネルギを
放出しなければならないという問題があった。

また、凝縮液の還流時に蒸気発生器１内を大気圧以下に
減圧させるため燃料弁１６を閉止して蒸気発生器１の加
熱を中断する必要があり制御系が複雑になるばかりでな
く、搬送熱量の時間平均値が中断時間分小さいという問
題もあった。さらに、液量センサとしては熱媒液と熱媒
蒸気の電気伝導度の相違を利用する方式の電極を用いる
例が多いが、電極の場合には腐食消耗や水垢の付着など
に起因する誤動作が問題となっていた。

［発明の目的］ 本発明は、斯かる点に鑑みて提案されるもので、その目
的は蒸気発生器の加熱を＃１統しなから還流を行なうこ
とによってロスタイムをなくし、かつ熱のロスを最少限
にとどめ、電極を使用しないで蒸気発生器内の液量検出
を行なうことができるようにすることである。

［発明の構成］ 本発明の構成は次のとおりである。

蒸気発生器で発生した飽和蒸気を蒸気管を経由して放熱
チューブまで導き、この放熱チューブにおいて凝ＦＡ潜
熱を周囲の流体に与え、凝縮した凝縮液を凝縮液管を介
して一旦大気開放型の凝縮液溜にため、次に前記蒸気発
生器内の温度低下に基づく減圧作用によって凝縮液溜内
の凝縮液を前記蒸気管又はこれとは別の透液管を経由し
て蒸気発生器内に戻し、再び蒸気発生器内の凝縮液を加
熱して蒸発させ、これを蒸気管を経由して放熱チューブ
に送り出す作用を繰り返して熱搬送を行なう装置におい
て、 蒸気発生器よりも上方に液溜を配置し、この液溜と蒸気
発生器内の底部に近い位置とを液管にて連通すると共に
液溜内上部と前記蒸気管とを連結管にて連通し、この連
結管に制御弁を取り付け、この制御弁を前記液管の一部
であって蒸気発生器外に取り付けられた温度センサが設
定以上の高温を検出したときに開放し、更に蒸気発生器
又は蒸気管の一部に取り付けた温度センサが設定以上の
高温を検出したときに閉止するように構成した熱搬送装
置。

更に、実施態様の例としては次のものが考えられる。

凝縮液管の途中に設けた逆止弁と、蒸気管の放熱チュー
ブ入口部分と凝縮液溜とを接続する還流管を設け、前記
還流管の途中に更に逆止弁を設けた構成の特許請求の範
囲第１項記載の熱搬送装置。

凝縮液溜の底部と液溜の上部とを還流管にて連結し、′
ＪＭ縮液蓄液管流管に夫々逆止弁を介装して成る特許請
求の範囲第１項記載の熱搬送装置。

凝縮液溜と液溜から蒸気管に至る連結管とを還流管にて
連結し、制御弁をこの連結部と蒸気管との連結部間に介
装すると共に凝縮液管と還流管に夫々逆止弁を介装し、
液管の下端を蒸気発生器の底部に近い位置に連結して成
る特許請求の範囲第１項記載の熱搬送装置。

上記本発明によると、蒸気発生器内の液量が減少し、液
管の先端以下になると、液管の先端内に蒸気が入り込み
、液管の温度が上昇する。

このように、液管の温度が上昇すると、温度センサがこ
れを検出して制御弁を開く、制御弁が開くと、液溜内の
冷たい液がヘッド圧により蒸気発生器内に流下する。こ
の結果、蒸気発生器内は加速度的に冷却され、この内部
の蒸気が凝縮して真空状態となる。蒸気発生器内が真空
状態になると凝縮液溜内の凝縮液が蒸気管を経由して蒸
気発生器内に戻り始め、蒸気発生器内が還流した液で満
たされると戻りが終り、再び温度上昇し、飽和蒸気とな
って蒸気管から放熱チューブに流れ始める。

このようにして、蒸気が流れ始めると蒸気管側の温度セ
ンサが高温を検出して前記間いていた制御弁を閉じる。

この繰り返しにより熱搬送が行なわれる。

［実施例］ 本発明の一実施例を第１図に基づき説明する。

符号の１は蒸気発生器であり、その内部には熱媒液１１
ａが封入されている。１２は放熱チューブであり、この
放熱チューブ１２の入口と蒸気発生器１の頂部とは蒸気
管６により接続されている。２は蒸気発生器より上方に
配置された液溜であり、この液溜２の底部は液管３によ
り蒸気発生器１に、また頂部は連結管４により蒸気管６
に結ばれている。液管３の下端３゛は蒸気発生器１の底
部に開口し、連結管４の途中には電磁弁５が介装されて
いる。７は蒸気発生器ｌ内の熱媒液１１ａの量が減少し
たことを検出するために、液管３に取り付けた温度セン
サである。８は液溜２の頂部に設けられた注液口であり
、９は注液口８を封する栓である。１０は蒸気発生器を
加熱するためのガスバーナである。１３は放熱チューブ
１２の出口と凝縮液溜１４とを結ぶ凝縮液管であり、凝
縮液管１３の下端は凝縮液溜１４の底部に開口している
。１５は凝縮液ｔｉｃの表面に大気圧が作用するように
あけた大気連通口である。

１６は燃料供給管１７の途中に取り付けた燃料弁である
。

実施例は以上のような構成から成り、次にその運転例を
説明する。

装置を設置後、初めて運転する際には２蒸気発生器１、
液溜２、蒸気管６、放熱チューブ１２、凝縮液管１３．
液管３、連結管４の容積の総量に等しいか、やや多口の
熱媒液を用意して、液溜２の頂部に設けられた注液口８
の栓９を開放して蒸気発生器１および液溜２が熱媒液で
満たされるまで注入し、その後枠９を閉じる。残りの熱
媒液は凝縮液溜１４に大気連通口１５から注ぎ入れる。

運転スイッチを入れるとガスバーナ１０で燃焼を開始し
、蒸気発生器１内の熱媒液１１ａが加熱され、熱媒液１
１ａの温度が大気圧下の沸点に到達すると熱媒蒸気が蒸
気管６を通り放熱チューブ１２に導かれる。このとき蒸
気管６．放熱チューブ１２内にあった空気は凝縮液管１
３を経て大気連通口１５より大気中に放出される。通常
時には、蒸気発生器１、液溜２、および管路６．１２．
１３は熱媒液で満たされた状態になっている。この場合
、運転スイッチを入れて、蒸気発生器１内が大気圧以上
となると、蒸気管６、放熱チューブ１２内の熱媒液はま
ず凝縮液溜１４に排出され、その後、熱媒蒸気が放熱チ
ューブ１２に搬送される。

蒸気発生器１内の熱媒液１１ａの量が液管３の下端３′
の位置に減少するまで熱媒蒸気は放熱チューブ１２に搬
送され続け、放熱チューブ１２で周囲の流体（暖房の場
合は室内空気、追いだきの場合は浴湯）と熱交換して凝
縮し、凝縮液管１３を通って凝縮液溜１４に吐出する。

凝縮液１１Ｃの表面は大気連通口１５により大気圧に保
たれている。

蒸気搬送中、連結管４の途中に介装した電磁弁５は閉止
しており、また液管３の下端３′が熱媒液１１ａの中に
浸っているために、液溜２内の熱媒液１１ｂは液管３の
径を、管内で対流が生じない寸法（熱媒液が水の場合１
０ｍ−程度）に選べば、液管３．液管３中の熱媒液およ
び連結管４を通して、熱伝導によるわずかな熱を伝えら
れるだけなので、蒸気発生器ｌ内の熱媒液１１ａよりも
低温度に保たれる。

蒸気発生器１内の熱媒液１１ａが液管３の下端３′の位
置にまで減量すると、液管３は下端τで液封が切れ、蒸
気が液管３内の熱媒液と入れかわるので、温度センサ７
における温度は、熱媒として水を使用する場合、たとえ
ば１０秒間で７０℃から９０’（３にはね上がる。この
温度変化をとらえて電磁弁５を開放するようにしている
。電磁弁５が開放されると、液溜２内に封入されていた
熱媒液ｆｌｂは重力の作用により蒸気発生器１内に泣入
する。

蒸気発生器ｌ内の熱媒液温度は、電磁弁５を開放する直
前の熱媒液１１＆、Ｌｌｂの混合平均温度に等しく、大
気圧下の沸点より十分に低い温度となるように、ｌｌｂ
の容量が設計されており、表面に大気圧を受けている凝
縮液１１ｃは、蒸気発生器ｌの加熱を中断することなく
蒸気管６を経由して液溜２および蒸気発生器ｌに還流す
る。還流終了後、電磁弁５を閉止する。

電磁弁閉止のタイミングは、タイマーを用いて電磁弁５
を開放してから一定時間（３０〜６０秒間）後としたが
、蒸気管６あるいは蒸気発生器ｌに温度センサ７ａを取
り付けて、凝縮液の還流時に−・旦冷えた後加熱されて
、あらかじめ定められた温度に上昇した時としてもよい
。

蒸気発生器１内の熱媒１１ａの温度が沸点に達すれば放
熱チューブ１２への蒸気搬送が再開する。

なお、液管３および連結管４の材質は、熱伝導による伝
熱量を小さくするために耐熱ゴム等熱伝導率の小さい物
質が望ましい。

又、温度センサ７をサーモスタット弁の感温部とし、電
磁弁５を操作部としてもよい。

第２図は本発明の第２の実施例であり、符号の１８は凝
縮液管１３の途中に介装した逆止弁、１９は蒸気管６の
放熱チューブ１２の入口部分と、凝縮液管１３の逆止弁
１８と凝縮液溜１４との間部分とを結びつける還流管で
あり、この還流管１９の途中には逆止弁２０が取り付け
られている。

また、液管３の下端開口３′は蒸気発生器ｌの低液位レ
ベルになるよう、蒸気発生器ｌの側面下部に連結されて
いる。液管３は水平あるいは上向き勾配に取り付けられ
ている。液溜２はその底部が低液位レベルの上方になる
よう配置されている。

第２の実施例において、蒸気の搬送時には、逆止弁２０
は閉止するように働き、熱媒蒸気は放熱チューブ１２に
導かれ、周囲の流体と熱交換後凝縮液は逆止弁１８を通
過して凝縮液溜１４に吐出する。蒸気発生器ｌ内の熱媒
液１１ａが液管３の下端３′のレベルまで減量すると、
液管３内の凝縮液が蒸気と入れかわり、温度センサ７の
温度が急上昇する。この温度変化をとらえて電磁弁５を
開放すると液溜２内の凝縮液１１ｂは重力の作用で蒸気
発生器１に流入し、熱媒温度を低下させる。蒸気発生器
ｌおよび液溜２内は、はぼ飽和状態とみなしうるので、
圧力が急激に降下する。凝縮液溜１４内の凝縮液ｔｉｃ
はその表面に受けている大気圧の作用で還流管１９、蒸
気管６を通って液溜２および蒸気発生器１に還流する。

凝縮液の還流時、逆止弁１８は閉止、逆止弁２０は開放
となっている。

第３図は本発明の第３の実施例であり、これは凝縮液溜
から蒸気発生器内に還流する際の糸路を蒸気管とは別の
糸路としたものである。

第３１５４において符号の１は蒸気発生器であり。

その内部には熱媒液１１ａが封入されている。１２は放
熱チューブであり、この放熱チューブ１２の入「１と蒸
気発生器ｌの頂部とは蒸気管６で接続されている。１４
は凝縮液溜であり、その頂部には大気連通口１５が設け
られている。放熱チューブ１２の出口と凝縮液溜１４の
底部とは、凝縮液管１３で接続され、凝縮液管１３の途
中には逆止弁１８が介装されている。

２は蒸気発生器１よりも上方に配置された液溜であり、
七の頂部には熱媒液の注液口８と栓９が取り付けられて
いる。液溜２の底部と蒸気発生器ｌの底部は液管３によ
り結ばれ、液管３には温度センサ７が取り付けられてい
る。また液溜２の頂部は蒸気管６に連結管４を介して接
続しており、連結管４の途中には電磁弁５が泡り付けら
れている。液溜２の頂部と凝縮液溜１４の底部は還流管
２１で接続されており、還流管２１の途中には逆止弁２
２が介装されている。

次にその運転例を説明する。

装置を設置後初めて運転する際には、蒸気発生器１、液
溜２、蒸気管６、放熱チューブ１２、凝縮液管１３、液
管３、連結管４および還流管２１の容積の総量に等しい
か、やや多口の熱媒液を用意して、液溜２の頂部に設け
られた注液口８の栓９を開いて、蒸気発生器ｌおよび液
溜２が熱媒液で満たされるまで注入し、その抜栓９を閉
じる。

残りの熱媒液は凝縮液溜１４に大気連通口１５から注ぎ
入れる。

運転スイッチを入れるとガスバーナ１０で燃焼が開始し
、蒸気発生器ｌ内の熱媒液１１ａが加熱され、熱媒液１
１ａの温度が大気圧下の沸点に到達すると熱媒蒸気が蒸
気管６を通り放熱チューブ１２に導かれる。このとき、
蒸気管６および放熱チューブ１２内にあった空気は凝縮
液管１３を経て大気連通口１５より大気中に放出される
０通常時は、蒸気発生器ｌ、液溜２、液管３、連結管４
、蒸気管６、放熱チューブ１２、凝縮液管１３および還
流管２１は熱媒液で満たされた状態になっている。この
場合、運転スイッチを入れて、蒸気発生器ｌ内が大気圧
以上になると、蒸気管６および放熱チューブ１２内の熱
媒液は、まず凝縮液溜１４に排出され、その後、熱媒蒸
気が放熱チューブ１２に搬送される。

蒸気発生器ｌ内の熱媒液１１ａの量が液管３の下端τの
位置に減少するまで熱媒蒸気は放熱チューブ１２に搬送
され続け、放熱チューブ１２で周囲の流体（暖房の場合
は室内空気、追いださの場合は浴湯）と熱交換して凝縮
し、凝縮液管１３を通って凝縮液溜１４に吐出し、ため
られる。

凝縮液１１ｃの表面は大気連通口１５により大気圧に保
たれている。

蒸気搬送中５逆止弁２２は閉止、逆止弁１８は開放の状
態に、また電磁弁５は閉止している。

液溜２の底部と蒸気発生器３の底部とを結ぶ液管３の下
端ざは熱媒液１１ａの中に浸っているために、液溜２内
の熱媒液１１ｂは、液管３の径を、管内で対流が生じな
い寸法（熱媒液が水の場合、１０ｍｍ程度）に選べば、
液管３、液管３中の熱媒液および連結管４を介して熱伝
導によりわずかな熱を伝えられるだけなので、蒸気発生
器１内の熱媒液１１ａよりも低温度に保たれる。

蒸気発生器１内の熱媒液１１ａが液管３の下端３′の位
置にまで減量すると、液管３は下端３′で液封が切れ、
蒸気が液管３内の熱媒液と入れかわるので、温度センサ
７における温度は、熱媒として水を使用する場合、たと
えば１０秒間で７０℃から９０℃にはね上がる。この温
度変化をとらえて電磁弁５を開放するようにしている。

電磁弁５が開放されると、液溜２内に封入されていた熱
媒液１１ｂは重力の作用により蒸気発生器１内に流入す
る。

蒸気発生器ｌ内の熱媒液温度は、電磁弁５を開放する直
前の熱媒液１１ａ、ｌｌｂの混合平均温度に等しく、大
気圧下の沸点より十分に低い温度となるように、ｌｌｂ
の容量が設計されており、表面に大気圧を受けているＩ
Ａ縮液液１１ｃ、蒸気発生器１の加熱を中断することな
く還流管２１を通って液溜２および蒸気発生器１に還流
する。還流時、逆止弁２２は開、逆止弁１８は閉となっ
ている。

本例の場合には、凝縮液１１ｃが液溜２および蒸気発生
器１に還流する径路として、還流管２１が確保されてい
るので、液溜２内の低温熱媒液１１ｂが蒸気発生器１に
流下後、直ちに電磁弁５を閉止してよく、実施例ではタ
イマーを用いて閉弁時間を３秒間とした。

蒸気発生器１内の熱媒液１１ａの温度が沸点に達すれば
放熱チューブ１２への蒸気搬送が再開する。

なお、液管３および連結管４の材質は、熱伝導による伝
熱量を小さくするために耐熱ゴム等熱伝導率の小さい物
質が望ましい。

又、温度センサ７をサーモスタット弁の感温部とし、電
磁弁５を操作部としてもよい。

第４図は本発明の第４の実施例であり、液溜２と蒸気発
生器内とを結ぶ液管３は蒸気発生器１の側面下部に水平
かあるいは上向き勾配で接続されており、還流管２１は
連結管４の液溜２と電磁弁５間に接続されている。

運転状態は前記第３の実施例と同じである。

［発明の効果］ 本発明の構成と作用は以上のごときものであり、次のよ
うな効果が得られる。

ａ、　蒸気発生器の上方に低温の還流した熱媒液を入れ
る液溜を配置し、蒸気発生器の下部と液溜底部とを液管
で結ぶ構成としたので、蒸気発生器内の熱媒液の量が液
管の下端開口にまで減少したときに液管中の熱媒液が熱
媒蒸気と入れかわる現象が生じ、液管の温度が急上昇す
る。この温度上昇を液管に取り付けた温度センサで検出
するようにしたので蒸気発生器内の熱媒液の減量を簡易
に、しかも確実に検知でき、従来の電極方式の場合のよ
うに腐食等によるトラブルの心配がない。

ｂ、　蒸気発生器内の熱媒液の減量を検知後、液溜頂部
と蒸気管を結ぶ連結管の途中に設けた弁を開放するよう
にしたので、液溜にためられていた低温の熱媒液が蒸気
発生器内に重力（ヘッド圧）の作用で流入し、蒸気発生
器内を冷却して減圧状態を作り出し、凝縮液溜にためら
れた凝縮液を蒸気発生器の加熱を中断することなく蒸気
発生器内に還流させることができる。

この結果、透液に要するロスタイムが非常に少なくなる
と共に熱ロスも少なく、よって高性能な熱搬送装置を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る熱搬送装置（蒸気搬送装置）の説
明図である。 第２〜４図は本発明の他の実施例を示す説明図である。 第５図は従来の熱搬送装Ｒ（蒸気搬送装置）の説明図で
ある。 １・・・・・・蒸気発生器、　　　２・・・・・・液溜
、３・・・・・・液管、　　　　　　　４・・・・・・
連結管、５・・・・・・電磁弁、　　　　　６・・・・
・・蒸気管、７・・・・・・温度センサ、　　　　　１
２・・・放熱チューブ、１３・・・凝縮液管、　　　　
１４・・・凝縮液溜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、蒸気発生器で発生した飽和蒸気を蒸気管を経由して
   放熱チューブまで導き、この放熱チューブにおいて凝縮
   潜熱を周囲の流体に与え、凝縮した凝縮液を凝縮液管を
   介して一旦大気開放型の凝縮液溜にため、次に前記蒸気
   発生器内の温度低下に基づく減圧作用によって凝縮液溜
   内の凝縮液を前記蒸気管又はこれとは別の還液管を経由
   して蒸気発生器内に戻し、再び蒸気発生器内の凝縮液を
   加熱して蒸発させ、これを蒸気管を経由して放熱チュー
   ブに送り出す作用を繰り返して熱搬送を行なう装置にお
   いて、 蒸気発生器よりも上方に液溜を配置し、この液溜と蒸気
   発生器内の底部に近い位置とを液管にて連通すると共に
   液溜内上部と前記蒸気管とを連結管にて連通し、この連
   結管に制御弁を取り付け、この制御弁を前記液管の一部
   であって蒸気発生器外に取り付けられた温度センサが設
   定以上の高温を検出したときに開放し、更に蒸気発生器
   又は蒸気管の一部に取り付けた温度センサ又はタイマー
   が設定以上の高温を検出したとき又は時間を経過したと
   きに閉止するように構成した熱搬送装置。 ２、凝縮液管の途中に設けた逆止弁と、蒸気管の放熱チ
   ューブ入口部分と凝縮液溜とを接続する還流管を設け、
   前記還流管の途中に更に逆止弁を設けた構成の特許請求
   の範囲第１項記載の熱搬送装置。 ３、凝縮液溜の底部と液溜の上部とを還流管にて連結し
   、凝縮液管と還流管に夫々逆止弁を介装して成る特許請
   求の範囲第１項記載の熱搬送装置。 ４、凝縮液溜と液溜から蒸気管に至る連結管とを還流管
   にて連結し、制御弁をこの連結部と蒸気管との連結部間
   に介装すると共に凝縮液管と還流管に夫々逆止弁を介装
   し、液管の下端を蒸気発生器の底部に近い位置に連結し
   て成る特許請求の範囲第１項記載の熱搬送装置。 ５、連結管に取り付ける制御弁として電磁弁を用いる特
   許請求の範囲第１項記載の熱搬送装置。 ６、液管に取り付ける温度センサをサーモスタット弁の
   感温部とし、連結管に取り付ける制御弁を前記サーモス
   タット弁の弁部とする特許請求の範囲第１項記載の熱搬
   送装置。