JP2021148304A - boiler - Google Patents
boiler Download PDFInfo
- Publication number
- JP2021148304A JP2021148304A JP2020045124A JP2020045124A JP2021148304A JP 2021148304 A JP2021148304 A JP 2021148304A JP 2020045124 A JP2020045124 A JP 2020045124A JP 2020045124 A JP2020045124 A JP 2020045124A JP 2021148304 A JP2021148304 A JP 2021148304A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- gas
- container
- hydrogen
- boiler
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 48
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 117
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 47
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 43
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 43
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims description 40
- 239000002082 metal nanoparticle Substances 0.000 claims description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 7
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 claims description 5
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 2
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 abstract description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 6
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000008236 heating water Substances 0.000 description 4
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 4
- YZCKVEUIGOORGS-OUBTZVSYSA-N Deuterium Chemical compound [2H] YZCKVEUIGOORGS-OUBTZVSYSA-N 0.000 description 3
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052805 deuterium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
本発明は、ボイラに関する。 The present invention relates to a boiler.
従来、工業用や商業用を含め様々な用途にボイラが広く利用されている。ボイラにおいては加熱を行うための発熱手段が設けられることになる。 Conventionally, boilers have been widely used for various purposes including industrial and commercial use. The boiler will be provided with a heat generating means for heating.
発熱手段の具体的形態は種々挙げられるが、その一例として、水素吸蔵金属または水素吸蔵合金からなる複数の金属ナノ粒子が表面に形成された反応体(発熱体)を容器内部に設けたものが、発熱システムとして特許文献1に開示されている。特許文献1によれば、この発熱システムにおいて、発熱に寄与する水素系ガスが容器内に供給されることで金属ナノ粒子内に水素原子が吸蔵され、過剰熱を発することが記載されている。 Various specific forms of the heat generating means can be mentioned, and one example thereof is one in which a reactant (heating body) in which a plurality of metal nanoparticles made of a hydrogen storage metal or a hydrogen storage alloy are formed on the surface is provided inside the container. , Disclosed in Patent Document 1 as a heat generating system. According to Patent Document 1, in this heat generation system, hydrogen atoms are occluded in metal nanoparticles by supplying a hydrogen-based gas that contributes to heat generation into a container, and excessive heat is generated.
なお特許文献1においても説明されているとおり、パラジウムで作製した発熱体を容器内部に設け、この容器内部に重水素ガスを供給しつつ、容器内部を加熱することによって発熱反応が生じた旨の発表がなされている。また、水素吸蔵金属または水素吸蔵合金を利用して過剰熱(入力エンタルピーより高い出力エンタルピー)を発生させる発熱現象に関し、過剰熱を発するメカニズムの詳細については各国の研究者の間で議論されており、発熱現象が発生したことが報告されている。 As explained in Patent Document 1, an exothermic reaction occurred by heating the inside of the container while supplying deuterium gas to the inside of the container by providing a heating element made of palladium inside the container. An announcement has been made. In addition, regarding the exothermic phenomenon that generates excess heat (output enthalpy higher than input enthalpy) using hydrogen storage metal or hydrogen storage alloy, the details of the mechanism of generating excess heat are being discussed among researchers in each country. , It has been reported that a heat generation phenomenon has occurred.
容器内に発熱体を設けた発熱手段は、加熱を行う手段としてボイラにも採用され得る。但しこのような発熱手段を採用したボイラを構成するにあたっては、加熱対象に対して発熱体の熱が適切に伝わるように配慮することが重要である。 The heat generating means provided with the heating element in the container can also be adopted in the boiler as a means for heating. However, when constructing a boiler that employs such heat generating means, it is important to take care so that the heat of the heating element is appropriately transferred to the heating target.
本発明は上記課題に鑑み、加熱対象に対して容器内の発熱体の熱を適切に伝えることが可能となるボイラの提供を目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a boiler capable of appropriately transferring the heat of a heating element in a container to a heating target.
本発明に係るボイラは、発熱体と、内部に前記発熱体が設けられ、空気よりも比熱の高いガスを内部に充満できる容器と、前記容器の外部に設けられ、前記発熱体により加熱された前記ガスまたは当該ガスと熱交換された熱媒体が加熱側を通る熱交換器と、を備えた構成とする。本構成によれば、加熱対象に対して容器内の発熱体の熱を適切に伝えることが可能となる。 The boiler according to the present invention is provided with a heating element, a container provided with the heating element inside and capable of filling a gas having a specific heat higher than that of air inside, and a container provided outside the container and heated by the heating element. The configuration includes the gas or a heat exchanger through which the heat medium exchanged with the gas passes through the heating side. According to this configuration, it is possible to appropriately transfer the heat of the heating element in the container to the heating target.
上記構成としてより具体的には、前記ガスが循環する経路として、前記容器および当該容器の外部に配置されたガス経路を含む循環経路を備え、前記熱交換器は、前記ガス経路に設けられている構成としても良い。また上記構成としてより具体的には、前記熱交換器から外部へ供給する蒸気の圧力に基づいて、前記発熱体の発熱量を調節する構成としても良い。 More specifically, the gas circulation path includes the container and a circulation path including a gas path arranged outside the container, and the heat exchanger is provided in the gas path. It may be configured as such. More specifically, the above configuration may be such that the calorific value of the heating element is adjusted based on the pressure of the steam supplied from the heat exchanger to the outside.
また上記構成としてより具体的には、前記ガスは水素系ガスであり、前記発熱体は、水素吸蔵金属類からなる金属ナノ粒子が表面に設けられており、前記水素系ガスが前記容器内に供給された状態において、前記金属ナノ粒子内に水素原子が吸蔵され過剰熱を発生させる反応体である構成としても良い。なお本願における水素系ガスは、重水素ガス、軽水素ガス、或いはこれらの混合ガスのことである。また本願での「水素吸蔵金属類」は、Pd,Ni,Pt,Ti等の水素吸蔵金属、或いはこれらを1種以上含む水素吸蔵合金を意味する。 More specifically, the gas is a hydrogen-based gas, and the heating element is provided with metal nanoparticles made of hydrogen storage metals on the surface of the heating element, and the hydrogen-based gas is placed in the container. In the supplied state, the hydrogen atom may be occluded in the metal nanoparticles to generate excess heat. The hydrogen-based gas in the present application is a deuterium gas, a light hydrogen gas, or a mixed gas thereof. Further, the "hydrogen storage metal" in the present application means a hydrogen storage metal such as Pd, Ni, Pt, Ti, or a hydrogen storage alloy containing one or more of these.
本発明に係るボイラによれば、加熱対象に対して容器内の発熱体の熱を適切に伝えることが可能となる。 According to the boiler according to the present invention, it is possible to appropriately transfer the heat of the heating element in the container to the heating target.
本発明の各実施形態に係るボイラについて、各図面を参照しながら以下に説明する。 The boiler according to each embodiment of the present invention will be described below with reference to each drawing.
1.第1実施形態
まず本発明の第1実施形態について説明する。図1は、第1実施形態に係るボイラ1の概略的な構成図である。本図に示すようにボイラ1は、容器11、反応体12、ヒータ13、ガス経路14、ガス受入部15、ガスポンプ16、ガスフィルタ17、熱交換器50、および圧力センサ51などを備えている。
1. 1. First Embodiment First, the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the boiler 1 according to the first embodiment. As shown in this figure, the boiler 1 includes a
なお、図1(後述する図2、図3も同様)における容器11およびその内部の様子は、容器11を概ね二分する平面で切断した場合の概略的な断面図として表されており、上下左右の方向(上下方向は鉛直方向に一致する)は本図に示すとおりである。
The state of the
容器11は、全体的に見て上下を軸方向とする上下両端に底を有する円筒状に形成されており、内部に気体を密閉させ得るように形成されている。より具体的に説明すると、容器11は、円筒状の側壁11aを有するとともに、側壁11aの上側は上底部11bにより閉じられており、側壁11aの下側は下底部11cにより閉じられている。なお本実施形態では一例として、容器11の側壁11aを円筒状としているが、その他の筒状に形成されても構わない。また、側壁11aの外周に缶体カバーを設置してもよく、側壁11aと当該缶体カバーの間には断熱材を設けるようにしてもよい。
The
反応体12は、全体が細かい網目状に形成されている担持体の表面に、多数の金属ナノ粒子を設けて構成されている。この担持体は、素材として水素吸蔵合金類(水素吸蔵金属、或いは水素吸蔵合金)が適用されており、上下を軸方向とする上下両端に底を有する円筒状に形成されている。反応体12の上面はガス経路14に連接しており、反応体12の網目状の隙間を介してその内部に流入したガスを、ガス経路14内に送出することが可能となっている。本実施形態の例では容器11の内部において、3個の反応体12が左右方向へ並ぶように設けられている。
The
ヒータ13は、有底円筒形状に形成された反応体12の側面に螺旋状に巻かれており、供給される電力を用いて発熱するように形成されている。ヒータ13としては、例えばセラミックヒータが採用され得る。ヒータ13が発熱することにより反応体12を加熱し、後述する過剰熱を発生させるための反応が生じ易い所定の反応温度まで、反応体12の温度を上昇させることができる。なおヒータ13の温度は、ヒータ13への供給電力を制御することにより調節可能である。
The
ガス経路14は、容器11の外部に設けられ、容器11の内部を一部として含むガスの循環経路を形成するものであり、一方の端部は各反応体12の上面に連接し、他方の端部は容器11の内部に連接している。より詳細に説明すると、各反応体12の上面に連接したガス経路14の部分それぞれは容器11内で合流し、一本の経路となって上底部11bを貫通した上で、熱交換器50、ガス受入部15、ガスポンプ16、およびガスフィルタ17を順に介し、下底部11cを貫通して容器11の内部に繋がっている。
The
ガス受入部15は、外部の供給元から水素系ガス(重水素ガス、軽水素ガス、或いはこれらの混合ガス)の供給を受けるようになっており、供給された水素系ガスをガス経路14内へ流入させる。例えば、水素系ガスを予め貯留したタンクからガス受入部15へ水素系ガスが供給される場合、このタンクが水素系ガスの供給元となる。
The
ガスポンプ16は、例えばインバータ制御により回転数が制御され、この回転数に応じた流量で、ガス経路14内のガスが上流側から下流側へ(すなわち、図1に点線矢印で示す方向へ)流れるようにする。なお、ガス経路14を含む循環経路でのガスの循環量は、ガスポンプ16の回転数を制御することにより調節可能である。
The rotation speed of the
ガスフィルタ17は、ガス経路14内のガスに含まれる不純物(特に、反応体12における過剰熱を発生させる反応の阻害要因となるもの)を除去する。
The
熱交換器50は、ガス経路14の一部分(ガス受入部15より上流側の一部分)が配置されるとともに、蒸気の元となる水が供給されるように構成されている。これにより熱交換器50は、ガス経路14内のガスと供給された水を熱交換することにより、当該水を加熱して蒸気を発生させ、当該蒸気をボイラ1の外部へ供給することが可能である。なお本実施形態の熱交換器50は、水を加熱して蒸気を生成する仕様となっているが、その代わりに、水を加熱して温水を生成する仕様のものが採用されても良い。
The
熱交換器50としては、例えば、プレート式やシェルアンドチューブ式の熱交換器を採用しても良く、各種形態のスチームジェネレータを採用しても良い。このスチームジェネレータの一例としては、供給された水を貯留する貯留スペースと、当該貯留スペース内に配置されたガス経路14を有し、ガス経路14内のガスの熱が貯留した水に伝わる構成のものが挙げられる。
As the
圧力センサ51は、熱交換器50から外部へ供給される蒸気の圧力(蒸気圧力)を継続的に検出する。なお、外部から要求される蒸気量(蒸気負荷)に対して、熱交換器50からの蒸気の供給量が多い状況下では、圧力センサ51の検出値(蒸気圧力の値)は高くなり、逆に熱交換器50からの蒸気の供給量が少ない状況下では、圧力センサ51の検出値は低くなる。
The
次に、ボイラ1の動作について説明する。ボイラ1では、外部の供給元からガス受入部15へ水素系ガスが供給され、容器11の内部とガス経路14を含むガスの循環経路に水素系ガスが充満される。充満された水素系ガスはガスポンプ16の作用により、この循環経路において図1に点線矢印で示す方向へ循環する。
Next, the operation of the boiler 1 will be described. In the boiler 1, hydrogen-based gas is supplied from an external supply source to the
このとき容器11の内部においては、水素系ガスが反応体12の網目状の隙間を介してその内部に流入した後、反応体12の上部に連接しているガス経路14内に送出される。またこれと同時に、ヒータ13の作用によって反応体12が加熱されるようになっている。このように、水素系ガスを容器11の内部に供給された状態でヒータ13により反応体12を加熱すると、反応体12に設けた金属ナノ粒子に水素原子が吸蔵され、反応体12はヒータ13による加熱温度以上の過剰熱を発生させる。
At this time, inside the
上記のとおり反応体12は、過剰熱を発生させる反応が行われることにより、発熱体として機能する。この過剰熱を発生させる反応の原理は、例えば特許文献1に開示された過剰熱を発生させる反応の原理と同様である。
As described above, the
容器11の内部を含む循環経路内の水素系ガスは、ガスフィルタ17を通る際に不純物が除去される。そのため、不純物が除去された純度の高い水素系ガスが、容器11の内部へ継続的に供給される。これにより、純度の高い水素系ガスを反応体12へ安定的に与え、過剰熱の出力を誘発し易い状態を維持して、反応体12を効果的に発熱させることが可能となっている。
Impurities are removed from the hydrogen-based gas in the circulation path including the inside of the
また水素系ガスは、容器11の内部を通る際に、反応体12が発する熱によって加熱されて高温となる。そしてこの高温となった水素系ガスは、ガス経路14を介して熱交換器50に送り込まれる。これにより熱交換器50に供給された水は、高温となった水素系ガスとの熱交換により加熱されて蒸気となり、この蒸気は熱交換器50から外部に供給される。
Further, when the hydrogen-based gas passes through the inside of the
熱交換器50から外部へ供給する蒸気の量は、圧力センサ51の検出値の情報に基づいて調整可能としても良い。このような調整は、圧力センサ51の検出値が適正値より小さいときは、反応体12の発熱量を増大させて蒸気の発生量を増やし、圧力センサ51の検出値が適正値より大きいときは、反応体12の発熱量を減少させて蒸気の発生量を減らすことで実現され得る。
The amount of steam supplied from the
なお反応体12の発熱量は、ヒータ13の温度または先述したガスの循環量の調節により制御可能であり、ヒータ13の温度を上げるほど、或いは当該循環量を増やすほど、反応体12の発熱量を増大させることができる。また熱交換器50においては、外部へ蒸気を供給した分だけ、つまり水が減少した分だけ逐次水が供給されるようになっており、継続的に蒸気を発生させて外部へ供給することが可能である。
The calorific value of the
以上に説明したとおりボイラ1は、反応体12と、内部に発熱体12が設けられ、空気よりも比熱の高いガス(水素系ガス)を内部に充満できる容器11と、当該水素系ガスが循環する経路として、容器11およびガス経路14を含む循環経路と、ガス経路14内における水素系ガスとの熱交換により水を加熱して蒸気を発生させる熱交換器50と、を備える。そのためボイラ1によれば、循環させるガスが保有する熱を水の加熱に効率良く利用することができ、当該熱をより有効に活用することが可能である。
As described above, in the boiler 1, the
また更に、熱交換器50を経由する際にガス経路14内のガスの温度が下がるため、その分、熱交換器50より下流側に配置された装置(本実施形態の例では、ガスポンプ16やガスフィルタ17)を通る際のガスの温度を低くすることができる。そのため、当該装置に要求される耐熱温度(要求耐熱温度)を下げることも可能となっている。
Furthermore, since the temperature of the gas in the
2.第2実施形態
次に本発明の第2実施形態について説明する。なお第2実施形態は、発熱体の形態およびこれに関する点を除き、基本的に第1実施形態と同様である。以下の説明では第1実施形態と異なる事項の説明に重点をおき、第1実施形態と共通する事項については説明を省略することがある。
2. Second Embodiment Next, the second embodiment of the present invention will be described. The second embodiment is basically the same as the first embodiment except for the form of the heating element and the points related thereto. In the following description, emphasis will be placed on the explanation of matters different from those of the first embodiment, and explanations of matters common to the first embodiment may be omitted.
図2は、第2実施形態におけるボイラ2の概略的な構成図である。第1実施形態のボイラ1では発熱体として反応体12が採用されていたが、第2実施形態ではその代わりに、一般的な発熱素子12aが採用されている。なおここでの発熱素子12aは、一例として、電力が供給されることにより発熱するハロゲンヒータであるとする。また、発熱素子12aの形状および寸法は便宜上、反応体12と同様であるとする。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the boiler 2 according to the second embodiment. In the boiler 1 of the first embodiment, the
発熱体として発熱素子12aを適用する場合は、第1実施形態のように過剰熱を発生させる必要は無く、ヒータ13に相当するものは不要であるため設置が省略されている。また第2実施形態におけるガス経路14の上流側の端部は、発熱素子12aの代わりに上底部11bに連接しており、容器11内の空間と繋がっている。
When the
ボイラ2では、反応体12の代わりに発熱素子12aから発せられる熱により容器11内のガス(水素系ガス)が加熱され、この高温となったガスは、ガス経路14を介して熱交換器50に送り込まれる。これにより熱交換器50に供給された水は、高温となったガスとの熱交換により加熱されて蒸気となり、この蒸気は熱交換器50から外部に供給される。また第2実施形態では、先述した過剰熱を発生させるための反応は不要であり、電力制御によって発熱体(発熱素子12a)の温度を直接的に制御することが可能である。
In the boiler 2, the gas (hydrogen-based gas) in the
3.第3実施形態
次に本発明の第3実施形態について説明する。なお以下の説明では第1実施形態と異なる事項の説明に重点をおき、第1実施形態と共通する事項については説明を省略することがある。
3. 3. Third Embodiment Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the following description, emphasis will be placed on the explanation of matters different from those of the first embodiment, and explanations of matters common to the first embodiment may be omitted.
図3は、第3実施形態におけるボイラ3の概略的な構成図である。本図に示すようにボイラ3には、熱媒体Xを循環させる経路として、熱媒経路22が設けられている。熱媒経路22には予め熱媒体Xが供給されており、不図示のポンプの作用によって、熱媒体Xは熱媒経路22内を上流側から下流側へ向けて(すなわち、図3に実線矢印で示す方向へ)流れて循環する。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the boiler 3 according to the third embodiment. As shown in this figure, the boiler 3 is provided with a
熱媒経路22の一部は、伝熱管22aとして形成されている。伝熱管22aは、容器11の筒状の側壁11aを形成するように、下底部11cから上底部11bに向けて螺旋状に延びている。伝熱管22aは、上下に隣合う伝熱管22aの部分同士の間に隙間が無いように、筒状の側壁11aの軸方向(上下方向)へ進むように螺旋状に延びている。
A part of the
また第3実施形態の熱交換器50は、熱媒経路22の一部分が配置されるとともに、蒸気の元となる水が供給されるように構成されている。これにより熱交換器50は、熱媒経路22内の熱媒体Xと供給された水を熱交換することにより、当該水を加熱して蒸気を発生させ、当該蒸気をボイラ3の外部へ供給することが可能である。
Further, the
本実施形態のボイラ3は、反応体12を発熱させる動作と並行して、熱媒経路22において熱媒体Xを循環させるようになっている。熱媒体Xは、容器11の側壁11aを形成する伝熱管22aを通る際に、反応体12が発する熱によって加熱される。すなわち反応体12の発する熱は、容器11内の水素系ガスによる対流(熱伝達)、熱伝導および輻射によって伝熱管22aへ伝わり、これにより高温となった伝熱管22aによってその内部を流れる熱媒体Xが加熱される。このように熱媒体Xは、少なくとも反応体12により加熱された水素系ガスとの熱交換によって、加熱されることになる。
The boiler 3 of the present embodiment is adapted to circulate the heat medium X in the
図4は、伝熱管22aを通る熱媒体Xの進路を実線矢印で概略的に示している。本図に示すように、伝熱管22aの入口α(伝熱管22aの最下部)に到達した熱媒体Xは、螺旋状に延びた伝熱管22a内に沿って進み、伝熱管22aの出口β(伝熱管22aの最上部)に到達する。この際に伝熱管22aを通る熱媒体Xは、反応体12の発する熱により加熱された伝熱管22aからの熱が伝わり、温度が上昇する。
FIG. 4 schematically shows the path of the heat medium X passing through the
このようにして、熱媒経路22を流れる熱媒体Xは伝熱管22aを通る際に加熱されて温度が上昇し、熱交換器50に送り込まれる。これにより熱交換器50に供給された水は、高温となった熱媒体Xとの熱交換により加熱されて蒸気となり、この蒸気は熱交換器50から外部に供給される。
In this way, the heat medium X flowing through the
また伝熱管22aは、筒状に形成された側壁11aの全周を形成しているため、反応体12が発する熱を熱媒体Xへ効率良く伝えることが可能である。伝熱管22aは反応体12を囲んで配置されていることから、側壁11aの全周のほぼ全ての領域を網羅し、反応体12が発する熱を極力無駄なく熱媒体Xへ伝えることが可能である。なお本実施形態では、伝熱管22aは螺旋状に伸びて反応体12を囲んで配置されているが、反応体12を囲む形態はこれに限られず、例えば、鉛直方向に伸びる複数本の伝熱管が反応体12を囲んで配置する形態等が採用されても良い。
Further, since the
また本実施形態では、容器11内にガスを密閉するための側壁11aが伝熱管22aにより形成されているが、その代わりに側壁11aを伝熱管22aとは別に設けておき、側壁11aの内側に(すなわち、容器11の内部に)伝熱管22aを設けるようにしても良い。この場合には伝熱管22aは側壁11aとしての役割を果たす必要は無く、上下に隣り合う伝熱管22aの部分同士の間に隙間があると、反応体12からの熱を更に受けやすく好ましい。
Further, in the present embodiment, the
4.その他
以上に説明した各実施形態のボイラ1〜3は、発熱体と、内部に発熱体が設けられ、空気よりも比熱の高いガスを内部に充満できる容器11と、発熱体の熱により加熱された流体との熱交換により、供給される水を加熱する熱交換器50と、を備えた構成となっている。そのため各実施形態のボイラ1〜3によれば、容器11内の発熱体により直接的または間接的に加熱された流体を利用することにより、供給される水に対して容器11内の発熱体の熱を適切に伝えることが可能となっている。
4. Others The boilers 1 to 3 of each of the above-described embodiments are heated by the heat of the heating element, the
なお各実施形態における熱交換器50は、容器11の外部に設けられており、発熱体により加熱された水素系ガスまたは当該ガスと熱交換された熱媒体が加熱側を通るようになっている。熱交換器50は、加熱側(比較的高温の流体が通る部分)と被加熱側(比較的低温の流体が通る部分)を有し、加熱側の流体から被加熱側の流体へ熱を伝えて加熱を行うように形成されている。
The
また第1および第2実施形態のボイラにおいては、熱交換器50において水との熱交換に用いるガスとして、空気よりも比熱の高い水素系ガスが適用される。例えば200℃で1atmの条件下において、空気の比熱が約1,026J/Kg℃であるのに対し、水素の比熱は約14,528J/Kg℃となっており、空気の比熱よりも非常に高くなっている。
Further, in the boilers of the first and second embodiments, a hydrogen-based gas having a higher specific heat than air is applied as the gas used for heat exchange with water in the
このような比熱の高いガスが適用されることにより、熱交換に用いるガスの温度が変動し難く、より安定的に水へ熱を伝えることが可能である。なお、各実施形態のボイラにおいては、空気よりも比熱の高いガスとして水素系ガスを採用しているが、第2実施形態のボイラ2においては過剰熱を発生させる反応を要しないため、上述した空気よりも比熱の高いガスとして、水素系ガス以外のガスを採用しても良い。 By applying such a gas having a high specific heat, the temperature of the gas used for heat exchange is less likely to fluctuate, and heat can be transferred to water more stably. In the boiler of each embodiment, a hydrogen-based gas is used as a gas having a higher specific heat than air, but the boiler 2 of the second embodiment does not require a reaction to generate excess heat, and thus described above. A gas other than hydrogen-based gas may be used as the gas having a higher specific heat than air.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の構成は上記実施形態に限られず、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。例えば、本発明に係るボイラは、上記実施形態のような蒸気を発生させるボイラの他、温水ボイラや熱媒ボイラ等にも適用可能である。本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the configuration of the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the invention. That is, the above embodiment should be considered to be exemplary in all respects and not restrictive. For example, the boiler according to the present invention can be applied to a hot water boiler, a heat medium boiler, and the like, in addition to the boiler that generates steam as in the above embodiment. The technical scope of the present invention is shown not by the description of the above embodiment but by the scope of claims, and is understood to include all modifications belonging to the meaning and scope equivalent to the scope of claims. Should be.
本発明は、各種用途のボイラに利用可能である。 The present invention can be used in boilers for various purposes.
1、2、3 ボイラ
11 容器
11a 側壁
11b 上底部
11c 下底部
12 反応体
12a 発熱素子
13 ヒータ
14 ガス経路
15 ガス受入部
16 ガスポンプ
17 ガスフィルタ
22 熱媒経路
22a 伝熱管
50 熱交換器
51 圧力センサ
1, 2, 3
Claims (4)
内部に前記発熱体が設けられ、空気よりも比熱の高いガスを内部に充満できる容器と、
前記容器の外部に設けられ、前記発熱体により加熱された前記ガスまたは当該ガスと熱交換された熱媒体が加熱側を通る熱交換器と、を備えたことを特徴とするボイラ。 With a heating element
A container in which the heating element is provided and can be filled with a gas having a specific heat higher than that of air.
A boiler provided outside the container, comprising: the gas heated by the heating element or a heat exchanger through which a heat medium heat-exchanged with the gas passes through the heating side.
前記熱交換器は、前記ガス経路に設けられていることを特徴とする請求項1に記載のボイラ。 As a path for circulating the gas, a circulation path including the container and a gas path arranged outside the container is provided.
The boiler according to claim 1, wherein the heat exchanger is provided in the gas path.
前記発熱体は、
水素吸蔵金属類からなる金属ナノ粒子が表面に設けられており、
前記水素系ガスが前記容器内に供給された状態において、前記金属ナノ粒子内に水素原子が吸蔵され過剰熱を発生させる反応体であることを特徴とする請求項1から請求項3の何れかに記載のボイラ。
The gas is a hydrogen-based gas and
The heating element is
Metal nanoparticles made of hydrogen storage metals are provided on the surface,
Any of claims 1 to 3, wherein the hydrogen atom is a reactant that occludes hydrogen atoms in the metal nanoparticles and generates excess heat in a state where the hydrogen gas is supplied into the container. The boiler described in.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020045124A JP7390223B2 (en) | 2020-03-16 | 2020-03-16 | boiler |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020045124A JP7390223B2 (en) | 2020-03-16 | 2020-03-16 | boiler |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021148304A true JP2021148304A (en) | 2021-09-27 |
JP7390223B2 JP7390223B2 (en) | 2023-12-01 |
Family
ID=77848257
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020045124A Active JP7390223B2 (en) | 2020-03-16 | 2020-03-16 | boiler |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7390223B2 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5286401A (en) * | 1976-01-10 | 1977-07-18 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | Constant control method for heat input of boiler in coke dry quenching equipment |
JPS62131101A (en) * | 1985-12-02 | 1987-06-13 | 工業技術院長 | Steam generator |
JPH06257864A (en) * | 1993-03-01 | 1994-09-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Heat generating device |
JP2000356301A (en) * | 1999-06-14 | 2000-12-26 | Miura Co Ltd | Steam generator and control therefor |
JP2017110835A (en) * | 2015-12-15 | 2017-06-22 | 株式会社クリーンプラネット | Heat generation system |
JP6448074B2 (en) * | 2016-09-28 | 2019-01-09 | 株式会社クリーンプラネット | Fever system |
-
2020
- 2020-03-16 JP JP2020045124A patent/JP7390223B2/en active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5286401A (en) * | 1976-01-10 | 1977-07-18 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | Constant control method for heat input of boiler in coke dry quenching equipment |
JPS62131101A (en) * | 1985-12-02 | 1987-06-13 | 工業技術院長 | Steam generator |
JPH06257864A (en) * | 1993-03-01 | 1994-09-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Heat generating device |
JP2000356301A (en) * | 1999-06-14 | 2000-12-26 | Miura Co Ltd | Steam generator and control therefor |
JP2017110835A (en) * | 2015-12-15 | 2017-06-22 | 株式会社クリーンプラネット | Heat generation system |
JP6448074B2 (en) * | 2016-09-28 | 2019-01-09 | 株式会社クリーンプラネット | Fever system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7390223B2 (en) | 2023-12-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10030636B2 (en) | Solar thermal energy storage system | |
JP6795129B1 (en) | boiler | |
US9115913B1 (en) | Fluid heater | |
PT1425244E (en) | Compact reformer unit in the low performance range, for producing hydrogen from gaseous hydrocarbons | |
WO2021187284A1 (en) | Boiler | |
JP2021148304A (en) | boiler | |
JP2021148303A (en) | boiler | |
JP7337437B2 (en) | boiler | |
WO2021187286A1 (en) | Boiler | |
WO2021095430A1 (en) | Boiler | |
JP2021148305A (en) | boiler | |
JP2021148307A (en) | boiler | |
JP7423360B2 (en) | boiler | |
JP7441084B2 (en) | boiler | |
CN108981427A (en) | A kind of tubular heat exchanger | |
WO2021187285A1 (en) | Boiler | |
CN112709976A (en) | Boiler | |
JPS62131101A (en) | Steam generator | |
EP3049733B1 (en) | Fluid heater | |
CN117006457B (en) | Steam generating device and control method thereof | |
JP2019196878A (en) | Fluid heating device | |
JP2022188976A (en) | heat storage device | |
JP2017198436A (en) | Water heater and fuel battery device | |
Ranken | Conceptual design of a heat pipe methanator | |
JPS59184881A (en) | Lmfbr type reactor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20220119 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20221220 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230726 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230802 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20230811 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230925 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20231101 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20231120 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7390223 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |