JP3147352B2 - Heat dissipation system and heat engine using the same - Google Patents
Heat dissipation system and heat engine using the sameInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、電子機器の主要構成要素である電子素子等
の発熱体の冷却や、地中の地熱により発電を行なう地熱
発電等に利用できる放熱システムおよびそれを用いた熱
機関に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial application field) The present invention relates to a geothermal system that cools a heating element such as an electronic element, which is a main component of an electronic device, and generates electric power using underground geothermal energy. The present invention relates to a heat dissipation system that can be used for power generation and the like and a heat engine using the same.
(従来の技術) 従来のこの種の放熱システムとしては例えば第11図、
第12図に示すようなものがある。まず第11図は、一面側
に電子素子101を取り付けた回路基板103の他面側に複数
の放熱フィン105をそなえた放熱体107が接着されてい
る。そして電子素子101での発熱は回路基板103から放熱
体107へ熱伝導され、放熱フィン105から外部へ放熱され
て電子素子101及び回路基板103の冷却が行なわれる。(Prior art) As a conventional heat radiation system of this kind, for example, FIG.
There is one as shown in FIG. First, in FIG. 11, a radiator 107 having a plurality of radiating fins 105 is bonded to the other surface of the circuit board 103 on which the electronic element 101 is mounted on one surface. Then, the heat generated in the electronic element 101 is conducted from the circuit board 103 to the radiator 107, and is radiated to the outside from the radiating fins 105 to cool the electronic element 101 and the circuit board 103.
しかしながらこのような放熱システムの構造では、回
路基板103と放熱体107との接着による熱抵抗が大きく放
熱フィン105からの放熱を効率良く行なわせることを困
難なものとなっている。また電子素子101などが局部的
に加熱した場合には複数の放熱フィン105の局部的な数
枚に主に熱伝導が行なわれる為に十分な放熱が出来ない
という問題点があった。However, in such a structure of the heat dissipation system, the heat resistance due to the adhesion between the circuit board 103 and the heat dissipation body 107 is large, and it is difficult to efficiently dissipate the heat from the heat dissipation fins 105. In addition, when the electronic element 101 and the like are locally heated, there is a problem that sufficient heat radiation cannot be performed because heat is mainly conducted to a plurality of local radiation fins 105.
これに対し第12図の放熱システムは回路基板103上に
コンテナ状のヒートパイプ109が固定され、回路基板103
上に蒸発室111が区画されている。そしてこの蒸発室111
の底部の回路基板103側には冷媒113が収容され、また前
記ヒートパイプ109の外面には複数の放熱フィン115が設
けられているものである。従ってこの従来例では電子素
子101での発熱は冷媒113に吸熱される。そして冷媒113
は吸熱によって蒸発する一方、放熱フィン115の放熱に
よりヒートパイプ109上側にて冷却され、凝縮液化され
て再び蒸発室111の底部に滴下する。従って第11図の従
来例のように熱抵抗が大きくなることもなく、また電子
素子101などに局部的な加熱があっても、これに応じて
冷媒113の蒸発が促進され、電子素子101及び回路基板10
3の冷却を第11図の従来例に比較して十分に行なわせる
ことができる。On the other hand, in the heat dissipation system of FIG. 12, a container-like heat pipe 109 is fixed on the circuit board 103, and the circuit board 103
An evaporation chamber 111 is defined above. And this evaporation chamber 111
A refrigerant 113 is accommodated on the circuit board 103 side at the bottom of the heat pipe 109, and a plurality of radiating fins 115 are provided on the outer surface of the heat pipe 109. Therefore, in this conventional example, heat generated in the electronic element 101 is absorbed by the refrigerant 113. And refrigerant 113
Is evaporated by heat absorption, is cooled on the upper side of the heat pipe 109 by heat radiation of the radiation fins 115, is condensed and liquefied, and drops again on the bottom of the evaporation chamber 111. Therefore, the thermal resistance does not increase as in the conventional example of FIG. 11, and even if there is local heating in the electronic element 101 and the like, the evaporation of the refrigerant 113 is accelerated in response thereto, and the electronic element 101 and Circuit board 10
The cooling of 3 can be sufficiently performed as compared with the conventional example of FIG.
ところでこの第12図の従来例において、更に冷却効果
を上げるためにはファンプロペラ117を設け、このファ
ンプロペラ117の冷却風によって強制冷却を行なうこと
が考えられる。しかしながらこの場合は、ファンプロペ
ラ117を駆動する駆動モータ119が必要となる上、電子素
子101等の発熱温度変化に応じてファンプロペラ117によ
る冷却風を制御するために、電子素子101などの発熱温
度を検出するセンサ、このセンサに基ずいて駆動モータ
119を制御する制御装置等が必要となり、コストアップ
の恐れがあった。By the way, in the conventional example of FIG. 12, a fan propeller 117 may be provided to further enhance the cooling effect, and forcible cooling may be performed by the cooling air of the fan propeller 117. However, in this case, a drive motor 119 for driving the fan propeller 117 is required, and in addition to controlling the cooling air generated by the fan propeller 117 according to a change in the heat generation temperature of the electronic element 101, the heat generation temperature of the electronic element 101, etc. A sensor that detects the driving motor based on this sensor
A control device or the like for controlling 119 was required, and there was a risk of cost increase.
このような問題点に対して、本出願人は既に第13図の
ような新規の放熱システムを提案している。この第13図
は概念的に示したものであり、ヒートパイプ109に軸受1
21を介して回転自在に支持されたタービンプロペラ123
が、冷媒113の蒸発流によって回転させ、このタービン
プロペラ123と一体的に回転するインナー磁石125の回転
により、このインナー磁石125と磁気カップリングされ
ているアウター磁石127が回転する。そして、このアウ
ター磁石127の回転によりヒートパイプ109の外部に軸受
129を介して回転自在に軸支されたファンプロペラ131を
回転するようにしたものである。したがって、駆動モー
タ等の外部駆動源を必要とすることなく、ファンプロペ
ラ131を回転させることができて効率の良い放熱を行な
わせることができると共に、電子素子101等の発熱状態
に応じた冷媒113の蒸発流の発生が制御され、制御装置
等を必要とすることなくファンプロペラ131の自動的な
回転制御を行なわせることができ、コストアップを押さ
えながら放熱効率の向上を図ることができる。In order to solve such a problem, the present applicant has already proposed a new heat dissipation system as shown in FIG. FIG. 13 is a conceptual view.
Turbine propeller 123 rotatably supported via 21
However, the refrigerant is rotated by the evaporative flow of the refrigerant 113, and the rotation of the inner magnet 125, which rotates integrally with the turbine propeller 123, rotates the outer magnet 127 magnetically coupled to the inner magnet 125. The rotation of the outer magnet 127 causes a bearing outside the heat pipe 109.
A fan propeller 131 rotatably supported via 129 is rotated. Therefore, without requiring an external drive source such as a drive motor, the fan propeller 131 can be rotated and efficient heat radiation can be performed, and the refrigerant 113 according to the heat generation state of the electronic element 101 and the like can be obtained. Of the fan propeller 131 can be automatically controlled without the need for a control device or the like, and the radiation efficiency can be improved while suppressing an increase in cost.
しかしながら、このように改善されな放熱システムに
おいても、ファンプロペラ131の回転速度が遅いため電
子機器等の冷却に用いた場合には冷却効率が悪くまた、
地熱発電等に用いた場合には発電効率が悪く実用的なエ
ネルギー変換効率を有した熱機関を得ることは比較的困
難であった。However, even in such an improved heat dissipation system, when the fan propeller 131 is used for cooling electronic devices or the like because of a low rotation speed, the cooling efficiency is poor,
When used for geothermal power generation and the like, it is relatively difficult to obtain a heat engine having low power generation efficiency and practical energy conversion efficiency.
(発明が解決しようとする課題) このように従来の熱機関は放熱効率の点および発電効
率の点においても実用的な放熱あるいは発電等のエネル
ギー変換効率を満足するものではなかった。(Problems to be Solved by the Invention) As described above, the conventional heat engine does not satisfy the energy conversion efficiency of practical heat dissipation or power generation in terms of heat radiation efficiency and power generation efficiency.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目
的とするところは、コストアップを押さえながらさらに
放熱効率あるいは発電効率等のエネルギー変換効率を向
上させた実用的な放熱システムおよびそれを用いた熱機
関を提供することにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a practical heat radiation system that further improves energy conversion efficiency such as heat radiation efficiency or power generation efficiency while suppressing cost increase, and uses the same. To provide a heat engine.
(課題を解決するための手段) 本発明では、内部に発熱体から吸熱して蒸発する冷媒
が収容されている蒸発室と、この蒸発室から蒸発した前
記冷媒の蒸気流が導かれるタービン羽室と、前記蒸発室
から前記タービン羽室まで前記蒸発流を導く案内流路
と、前記案内流路の一端に設けられ、前記タービン羽室
内に前記蒸気流を噴出させる噴出口と、前記タービン羽
室内に回転自在に軸支され前記蒸気流により回転するタ
ービン羽と、このタービン羽の回転に応じて回転するよ
うに回転自在に軸支されるファン羽と、前記タービン羽
室の外部に設けられ、前記タービン羽を回転させた後の
前記蒸気流を前記蒸発室に戻すために該タービン羽室と
該蒸発室とを連結する戻り流路とを具備し、前記戻り流
路をフレキシブルなパイプにより形成したことを特徴と
する放熱システムおよびそれを用いた熱機関を提供す
る。(Means for Solving the Problems) According to the present invention, an evaporating chamber in which a refrigerant that absorbs heat and evaporates from a heating element is accommodated, and a turbine blade chamber into which a vapor flow of the refrigerant evaporated from the evaporating chamber is guided. A guide passage that guides the evaporative flow from the evaporation chamber to the turbine blade chamber; an ejection port provided at one end of the guide passage to eject the steam flow into the turbine blade chamber; A turbine blade rotatably supported by the steam flow and rotatably supported by the steam flow, a fan blade rotatably supported so as to rotate in accordance with the rotation of the turbine blade, and provided outside the turbine blade chamber; A return flow path connecting the turbine blade chamber and the evaporation chamber for returning the steam flow after rotating the turbine blade to the evaporation chamber, wherein the return flow path is formed by a flexible pipe Did And a heat engine using the same.
(作用) 本発明によれば、凝縮液面高さを調整可能としたため
に、凝縮液面の高さを高くして冷媒の蒸発を促進させる
ことにより効率を高めることができる。(Operation) According to the present invention, since the height of the condensed liquid surface is adjustable, the efficiency of the refrigerant can be increased by increasing the height of the condensed liquid surface to promote the evaporation of the refrigerant.
(実 施 例) 以下図面を参照して本発明に係る放熱システムの実施
例について説明する。(Example) Hereinafter, an example of a heat dissipation system according to the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明の実施例の説明に先立ち、本発明の参考例につ
いて説明する。第1図と第2図は本発明の第1の参考例
を示すものであり、それぞれ縦断面図、およびA−A線
切断による横断面図である。Prior to the description of embodiments of the present invention, a reference example of the present invention will be described. 1 and 2 show a first embodiment of the present invention, and are a longitudinal sectional view and a transverse sectional view taken along line AA, respectively.
第1図と第2図において、 発熱体としての電子素子31を取付けた回路基板32は電
子機器の主要構成要素であり、回路基板32上にはヒート
パイプを構成するための筐体1が例えばボルト33によっ
て固定されている。In FIGS. 1 and 2, a circuit board 32 on which an electronic element 31 as a heating element is attached is a main component of an electronic device, and a housing 1 for forming a heat pipe is provided on the circuit board 32, for example. It is fixed by bolts 33.
筐体1内は、断熱材4により蒸発室2とタービン羽室
5とに区画されている。蒸発室2の底部は回路基板32で
構成され、蒸発室2内に収容されている冷媒3は回路基
板32に接触している。この冷媒3は回路基板32側から吸
熱して蒸発するものであり、減圧した蒸発室2内に入れ
た水、あるいはフレオン等の冷媒である。この蒸発室1
とタービン羽室5との連結部には蒸発した冷媒の噴出口
6が形成されており、この実施例においては噴出口6の
先端にノズル7が接続されている。このノズル7はター
ビン羽室5内に突出して設けられている。The inside of the housing 1 is partitioned into an evaporation chamber 2 and a turbine blade chamber 5 by a heat insulating material 4. The bottom of the evaporation chamber 2 is formed by a circuit board 32, and the refrigerant 3 contained in the evaporation chamber 2 is in contact with the circuit board 32. The refrigerant 3 absorbs heat from the circuit board 32 side and evaporates, and is a refrigerant such as water or freon put in the decompressed evaporation chamber 2. This evaporation chamber 1
A jet port 6 of the evaporated refrigerant is formed at a connection portion between the nozzle and the turbine blade chamber 5. In this embodiment, a nozzle 7 is connected to a tip of the jet port 6. The nozzle 7 is provided to protrude into the turbine blade chamber 5.
一方、タービン羽室5内にはタービン羽8がタービン
軸9によって支持されている。このタービン軸9の一端
(下端)には例えば非磁性体の円錐形軸受10によって断
熱材4に回転自在に支持され、他端(上端)は後述する
インナー磁石13が設けられている。On the other hand, a turbine blade 8 is supported in the turbine blade chamber 5 by a turbine shaft 9. One end (lower end) of the turbine shaft 9 is rotatably supported by the heat insulating material 4 by, for example, a non-magnetic conical bearing 10, and the other end (upper end) is provided with an inner magnet 13 described later.
また、タービン羽室5からは、蒸発室2で蒸発した冷
媒3が冷却されて凝縮し蒸発室2に戻るための戻り流路
11が形成されている。そして戻り流路11は蒸発室2と連
結されているためタービン羽室5とで閉ループを構成し
ている。A return flow path from the turbine blade chamber 5 for cooling and condensing the refrigerant 3 evaporated in the evaporation chamber 2 and returning to the evaporation chamber 2.
11 are formed. The return flow path 11 is connected to the evaporation chamber 2 and forms a closed loop with the turbine blade chamber 5.
なお、戻り流路11の途中には蒸気を冷却し凝縮するた
めの熱交換用の冷却手段12が設けられている。この冷却
手段12は、放熱フィンのようなものでもよいし、積極的
に冷却する水冷手段のようなものでもよい。A cooling means 12 for heat exchange for cooling and condensing the steam is provided in the return flow path 11. The cooling means 12 may be a radiating fin or a water cooling means for actively cooling.
この冷却手段12を設けることによって、冷媒3の蒸発
→凝縮の過程がスムーズに行なわれる。仮にこの冷却手
段12を設けないと、凝縮手段としては後述するファン羽
16だけとなり、この冷却力が不足すると、戻り流路11の
中で蒸気が飽和してしまい冷媒3の蒸発が促進されない
おそれがあり、噴出口6からの噴出エネルギーの不足原
因になる。したがって、冷却手段12により戻り流路11内
の蒸気を強制冷却し、凝縮して冷媒3の蒸発を促進させ
ている。By providing the cooling means 12, the process of evaporating and condensing the refrigerant 3 is smoothly performed. If this cooling means 12 is not provided, the condensing means will be described later.
When the cooling power is insufficient, the vapor may be saturated in the return flow path 11 and the evaporation of the refrigerant 3 may not be promoted. Therefore, the vapor in the return flow path 11 is forcibly cooled by the cooling means 12 and condensed to promote the evaporation of the refrigerant 3.
前述したタービン軸9の上端に設けられたインナー磁
石13には戻り流路11をはさんで対向するようにアウター
磁石14が筐体1の外側に設けられ、支軸15を介して冷却
用のファン羽16が回転自在に支持されている。An outer magnet 14 is provided on the outer side of the housing 1 so as to face the inner magnet 13 provided at the upper end of the turbine shaft 9 with the return flow path 11 interposed therebetween. Fan blades 16 are rotatably supported.
次にこのように構成された本発明の参考例の放熱シス
テムの動作を説明する。Next, the operation of the heat dissipation system thus configured according to the reference example of the present invention will be described.
電子素子31の発熱により吸熱、暖められた冷媒3は蒸
気流となって蒸発室2を上昇する。本発明における蒸発
室2はその区画形状が、蒸発室2の下部から噴出口6に
向かって段階的にあるいは徐々に蒸気流路が狭くなる形
状をしており、ここで蒸気流が加速される。この蒸発室
2で加速された蒸気流は噴出口6の先端に設けられたノ
ズル7でさらに加速されて、タービン羽8へ向けて噴出
させられる。この噴出された蒸気流によってタービン羽
8は勢い良く回転する。The refrigerant 3 absorbed and heated by the heat generated by the electronic element 31 becomes a vapor flow and rises in the evaporation chamber 2. The vaporization chamber 2 in the present invention has a sectional shape in which the vapor flow path gradually narrows gradually or gradually from the lower part of the vaporization chamber 2 toward the jet port 6, where the vapor flow is accelerated. . The steam flow accelerated in the evaporation chamber 2 is further accelerated by a nozzle 7 provided at the tip of the jet port 6 and jetted toward the turbine blade 8. This jetted steam flow causes the turbine blades 8 to rotate vigorously.
そして、蒸気流はタービン羽室5の上方に連結された
戻り流路11は通過し、途中に設けられた熱交換用の冷却
手段12によって冷却されて凝縮し重力によって戻り流路
11中を落下し、蒸発室2の下部に戻る。そしてこの過程
を繰り返すことによって、タービン羽8が回転する。Then, the steam flow passes through the return flow path 11 connected above the turbine blade chamber 5, and is cooled and condensed by the heat exchange cooling means 12 provided on the way, and is condensed by gravity.
11 and returns to the lower part of the evaporation chamber 2. By repeating this process, the turbine blade 8 rotates.
一方、タービン羽8の回転はタービン軸9を介してイ
ンナー磁石13を回転させる。このインナー磁石13の回転
により筐体1の外側に設けられたアウター磁石14が回転
する。そしてアウター磁石14の回転により支軸15を介し
てファン羽16が回転し、このファン羽16により冷却風が
発生して電子素子31およびタービン羽室5を冷却する。
なお、インナー磁石13とアウター磁石14の回転は、非磁
性体軸受17,18により許容されている。On the other hand, the rotation of the turbine blade 8 rotates the inner magnet 13 via the turbine shaft 9. The rotation of the inner magnet 13 causes the outer magnet 14 provided outside the housing 1 to rotate. The rotation of the outer magnet 14 causes the fan blades 16 to rotate via the support shaft 15, and the fan blades 16 generate cooling air to cool the electronic element 31 and the turbine blade chamber 5.
The rotation of the inner magnet 13 and the outer magnet 14 is allowed by the non-magnetic bearings 17 and 18.
なお、蒸発室2の底部と噴出口6の大きさの比は例え
ば100:6程度に形成されているが、これは種々の条件に
より幅があり、これに限定されるものではない。The ratio of the size of the bottom of the evaporating chamber 2 to the size of the jet port 6 is, for example, about 100: 6, but this is not limited to this, because it has a width depending on various conditions.
このような放熱システムにあっては、蒸発室2に設け
られた噴出口6は十分小さく形成されているのでタービ
ン羽8を回転させるのに十分なエネルギーを有してい
る。またタービン羽8も噴出流により最も効率的に回転
することに羽根車を用いている。In such a heat dissipation system, the ejection port 6 provided in the evaporating chamber 2 is formed to be sufficiently small, and therefore has sufficient energy to rotate the turbine blade 8. The turbine blade 8 also uses an impeller to rotate most efficiently by the jet flow.
また先端のノズル7によって、噴出流をタービン羽8
の最適位置まで案内、さらに噴出圧力を高めているので
タービン羽8の回転力を十分大きくでき、それによって
ファン羽16も十分な回転力が得られる。Further, the jet flow is changed by the nozzle 7 at the tip to the turbine blade 8.
Since the guide pressure is increased to the optimum position and the jet pressure is increased, the rotational force of the turbine blade 8 can be sufficiently increased, whereby the fan blade 16 can also obtain a sufficient rotational force.
このファン羽16の回転により筐体1冷却用の風が起こ
され、筐体1の外壁面が冷却される。こうして筐体1の
外壁面が強制冷却されると、筐体1からの放熱が促進さ
れ蒸発室2内の蒸気から筐体1を介して外部へ効率よく
放熱が行なわれ、電子素子31の冷却を効果的に行なわせ
ることができる。By the rotation of the fan blades 16, wind for cooling the housing 1 is generated, and the outer wall surface of the housing 1 is cooled. When the outer wall surface of the casing 1 is forcibly cooled in this way, the heat radiation from the casing 1 is promoted, and the heat in the vaporization chamber 2 is efficiently radiated to the outside through the casing 1 to cool the electronic element 31. Can be performed effectively.
また、凝縮して液状となった冷媒の戻りの流れがター
ビン羽8の回転を妨げないように戻り流路11を蒸発室2
とは別に形成してあるため、タービン羽8ひいてはファ
ン羽16の回転のエネルギーを有効に利用できる。Further, the return flow path 11 is formed in the evaporating chamber 2 so that the return flow of the condensed and liquid refrigerant does not hinder the rotation of the turbine blade 8.
Since it is formed separately, the energy of rotation of the turbine blades 8 and thus the fan blades 16 can be used effectively.
一方、電子素子31の発熱が高くなるときにはこれに応
じて冷媒3の蒸発が促進される。したがって、ファン羽
16の回転が速くなり、発熱の大きさに応じてファン羽16
による冷却風が強くなる。また、電子素子31の発熱がそ
れほど高くないときには冷媒3の蒸発も少なくなり、こ
れに応じてファン羽16による冷却風が弱くなる。On the other hand, when the heat generated by the electronic element 31 increases, the evaporation of the refrigerant 3 is accelerated accordingly. Therefore, fan blades
The rotation of the fan 16 becomes faster, and the fan blades 16
The cooling wind is increased. Further, when the heat generated by the electronic element 31 is not so high, the evaporation of the refrigerant 3 is also reduced, and accordingly, the cooling wind by the fan blades 16 is weakened.
したがって電子素子31の発熱状態に応じて自動的に冷
却風の調節が行なわれる。つまり、自動冷却調節機能を
有していることになる。Therefore, the cooling air is automatically adjusted according to the heat generation state of the electronic element 31. That is, it has an automatic cooling adjustment function.
また、タービン羽8とファン羽16をそれぞれ回転支持
するための軸受17,18には非磁性体軸受を用いており、
インナー磁石13、アウター磁石14の影響はまったく受け
ない。そのため磁気力の無理な力が作用せず、磁性体軸
受の使用時と比較するとタービン効率とファン効率の低
下を防止できて円滑な軸回転が得られる。この場合円錐
軸受を用いると特に回転抵抗を低減できる。Non-magnetic bearings are used for bearings 17 and 18 for rotatingly supporting the turbine blades 8 and the fan blades 16, respectively.
The inner magnet 13 and the outer magnet 14 are not affected at all. For this reason, no excessive force of the magnetic force acts, and a reduction in turbine efficiency and fan efficiency can be prevented as compared with when the magnetic bearing is used, so that smooth shaft rotation can be obtained. In this case, use of a conical bearing can particularly reduce rotational resistance.
次に第3図は本発明の第1の参考例の変形例に係る横
断面図であり、第2図と同一あるいは相等する部分には
同一符号を付して詳細な説明は省略する。この変形例
が、先の参考例と異なる箇所は、蒸発室2からの噴出口
6を複数設けたことにある。Next, FIG. 3 is a cross-sectional view according to a modified example of the first reference example of the present invention. The same reference numerals are given to the same or equivalent parts as in FIG. 2, and the detailed description is omitted. This modified example is different from the aforementioned reference example in that a plurality of ejection ports 6 from the evaporation chamber 2 are provided.
この噴出口6を複数、しかもバランス良くタービン羽
8の周囲に配設することにより、タービン羽8の回転振
動を低減させることができ、タービン効率とファン効率
の向上に多大な効果がある。By arranging a plurality of the jet ports 6 around the turbine blades 8 in a well-balanced manner, the rotational vibration of the turbine blades 8 can be reduced, and there is a great effect on improving the turbine efficiency and the fan efficiency.
具体的には、例えば第3図に示すように噴出口をター
ビン羽8の周囲にほぼ180゜位相をずらして2個設けた
り、あるいはほぼ120゜間隔で3個設けるとよい。Specifically, for example, as shown in FIG. 3, two jet ports may be provided around the turbine blade 8 with a phase shift of about 180 °, or three jet ports may be provided at an interval of about 120 °.
同様にして、ほぼ等間隔で4個以上の噴出口6を設け
てもよい。そして先の実施例と同様に噴出口6にノズル
7を設けて蒸気をタービン羽8の最適位置へ案内してい
る。Similarly, four or more ejection ports 6 may be provided at substantially equal intervals. Then, similarly to the previous embodiment, a nozzle 7 is provided at the injection port 6 to guide the steam to the optimum position of the turbine blade 8.
次に、本発明の実施例について説明する。第4図は、
本発明の実施例に係る縦断面図であり、第1図と同一あ
るいは相等する部分には同一符号を付して詳細な説明は
省略する。この実施例が上記した本発明の参考例と異な
る箇所は、戻り流路11を形成するパイプを一部フレキシ
ブルパイプ19としたことにある。これにより戻り流路の
配置が自由に設定でき、取付けの自由度が格段に向上す
る。また、蒸発室2やタービン羽室5の構造や冷媒の量
の変更等の使用状況により凝縮液面高さHが変動した際
にも柔軟に対応することができる。Next, examples of the present invention will be described. FIG.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view according to the embodiment of the present invention, in which the same or equivalent parts as those in FIG. This embodiment is different from the above-described reference example of the present invention in that a part of a pipe forming the return flow path 11 is a flexible pipe 19. As a result, the arrangement of the return flow path can be freely set, and the degree of freedom of mounting is remarkably improved. Further, it is possible to flexibly cope with a case where the condensed liquid level H fluctuates due to a usage state such as a change in the structure of the evaporating chamber 2 or the turbine blade chamber 5 or an amount of the refrigerant.
次に本発明の第2の参考例について説明する。第5図
は本発明の第2の参考例を示すものであり、第1図と同
一部分あるいは相等する部分には同一符号を付して詳細
な説明は省略する。この参考例が、先の参考例と異なる
箇所は蒸発室の噴出口6をあらかじめタービン羽8を回
転させるのに最適位置に形成し、ノズル7を省略したも
のである。また戻り流路11も筐体1内部に蒸発室2とは
別に形成すると共にタービン羽室5内に溜まった冷媒3
の戻り流路、すなわち液溜まり戻り流路19を形成したも
のである。Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 shows a second reference example of the present invention, in which the same reference numerals are given to the same or equivalent parts as in FIG. 1, and detailed description is omitted. This reference example differs from the preceding reference example in that the injection port 6 of the evaporation chamber is formed in advance at an optimum position for rotating the turbine blade 8 and the nozzle 7 is omitted. Also, a return flow path 11 is formed inside the casing 1 separately from the evaporation chamber 2 and the refrigerant 3 accumulated in the turbine blade chamber 5 is formed.
, That is, a liquid pool return flow path 19 is formed.
ここで液溜まり戻り流路19を設けた理由について説明
すると、タービン羽室5内に噴出された蒸気はタービン
羽室5の周囲が断熱材4で覆われているために凝縮液化
する可能性はほとんどないが、仮にわずかに液化して長
時間の使用に対して冷媒3がタービン羽室5に溜まった
場合を考慮し、あるいは断熱材4を設けないがために、
タービン羽室5に冷媒3が溜まった場合のために、冷媒
3の液溜まり戻り流路19を、途中に例えば逆止弁等の一
方向性のバルブ20を介して設けたものである。このよう
に冷媒の液溜まり戻り流路19を設けておけば長時間の使
用によってもタービン羽室5に冷媒3が溜まることはな
くタービン羽8の回転に悪影響を与えることはない。Here, the reason why the liquid pool return flow path 19 is provided will be described. The possibility that the steam jetted into the turbine blade chamber 5 is condensed and liquefied because the periphery of the turbine blade chamber 5 is covered with the heat insulating material 4. Although there is almost no case, in consideration of the case where the refrigerant 3 is slightly liquefied and accumulated in the turbine blade chamber 5 for a long-time use, or because the heat insulating material 4 is not provided,
In the case where the refrigerant 3 accumulates in the turbine blade chamber 5, a liquid reservoir return flow path 19 for the refrigerant 3 is provided on the way through a one-way valve 20 such as a check valve. By providing the liquid reservoir return flow path 19 in this way, the refrigerant 3 does not accumulate in the turbine blade chamber 5 even when used for a long time, and the rotation of the turbine blade 8 is not adversely affected.
第6図は、本発明の第2の参考例の変形例を示すもの
であり、第5図の構成と異なる箇所は、液溜まり戻り流
路19を断熱材4外に設けたものである。この場合には第
2の参考例と同様の作用・効果が得られると共に断熱材
4の断熱効果に悪影響を及ぼさない。なお、本変形例に
おいて戻り流路11をフレキシブルパイプ等で構成すれ
ば、第4図で説明した本発明の実施例と同様の作用・効
果を得ることも可能である。FIG. 6 shows a modification of the second embodiment of the present invention. The difference from the configuration of FIG. 5 is that a liquid pool return flow path 19 is provided outside the heat insulating material 4. In this case, the same operation and effect as those of the second reference example can be obtained, and the heat insulating effect of the heat insulating material 4 is not adversely affected. In this modification, if the return flow path 11 is formed of a flexible pipe or the like, the same operation and effect as those of the embodiment of the present invention described with reference to FIG. 4 can be obtained.
つぎに、次に本発明の第2の実施例について説明す
る。第7図は本発明の第2の実施例を示す概略構成縦断
面図である。Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 is a schematic longitudinal sectional view showing a second embodiment of the present invention.
第7図の実施例が上記した実施例並びに参考例と基本
的に異なる箇所は、蒸発室2とタービン羽室5を独立分
離させ、各々をフレキシブルパイプ21で連結したことに
ある。7 is basically different from the above-described embodiment and the reference example in that the evaporating chamber 2 and the turbine blade chamber 5 are independently separated and connected to each other by a flexible pipe 21.
この第7図においては、第1図と同一部分あるいは相
等する部分には同一符号を付して詳細な説明は省略す
る。In FIG. 7, the same parts as those in FIG. 1 or the parts equivalent thereto are denoted by the same reference numerals, and the detailed description is omitted.
筐体1a内には蒸発室2が形成されて冷媒3が封入され
ている。この筐体1aは、例えば発熱体としての電子素子
31を取付けた回路基板32に固定されている。An evaporation chamber 2 is formed in the housing 1a, and a refrigerant 3 is sealed therein. This housing 1a is, for example, an electronic element as a heating element.
It is fixed to a circuit board 32 to which 31 is attached.
一方、筐体1b内には、タービン羽8が配置されるター
ビン羽室5が形成されている。On the other hand, a turbine blade chamber 5 in which the turbine blades 8 are arranged is formed in the housing 1b.
そしてこれら蒸発室2とタービン羽室5は、例えばテ
フロン等から成るフレキシブルパイプ21で連結されてお
り、蒸発室2内で蒸発した冷媒3は蒸気流となり、フレ
キシブルパイプ21内を流れる。The evaporating chamber 2 and the turbine blade chamber 5 are connected by a flexible pipe 21 made of, for example, Teflon, and the refrigerant 3 evaporated in the evaporating chamber 2 becomes a vapor flow and flows through the flexible pipe 21.
この実施例では、フレキシブルパイプ21は途中で、2
つのパイプ21a,21bに分流してタービン羽室5に設けら
れる2つの噴出口6の先端に形成された2つのノズル7
から蒸気流が加速して噴出される。In this embodiment, the flexible pipe 21 is
Two nozzles 7 formed at the tips of two jet ports 6 provided in the turbine blade chamber 5 by splitting into two pipes 21a and 21b.
The steam flow is accelerated and ejected from the.
このように構成されたものにおいて、蒸発室2とター
ビン羽室5がフレキシブルパイプ21を介して分離されて
おり、それぞれの配置場所が自由に設定でき、取付けの
自由度が格段に向上する。In such a configuration, the evaporating chamber 2 and the turbine blade chamber 5 are separated via the flexible pipe 21, so that their respective locations can be freely set, and the degree of freedom in mounting is greatly improved.
また、電子素子31の冷却効率を向上させるために、フ
ァン羽16による冷却風が直接電子素子31を冷却できるよ
うに電子素子31とファン羽16を近づけて配置することも
でき、その冷却効率は格段に向上する。Also, in order to improve the cooling efficiency of the electronic element 31, the electronic element 31 and the fan blade 16 can be arranged close to each other so that the cooling air from the fan blade 16 can directly cool the electronic element 31, and the cooling efficiency is Dramatically improved.
なお、この実施例においては、戻り流路11が液溜まり
戻り流路19を兼ねている。つまり、戻り流路11がタービ
ン羽室5の下部に形成された凹部5aと連結されており、
ノズル7から気液二相流として噴出した蒸気流のうちあ
るいはタービン羽室内で凝縮液化してしまった冷媒3が
凹部5aに溜まり、この液が戻り流路11を通して戻ってく
るように構成されている。この構成においては液溜まり
戻り流路19を新たに設ける必要がないため簡単な構成と
なる。In this embodiment, the return flow path 11 also serves as the liquid pool return flow path 19. That is, the return passage 11 is connected to the concave portion 5a formed in the lower part of the turbine blade chamber 5,
The refrigerant 3, which has been condensed and liquefied in the steam flow ejected from the nozzle 7 as a gas-liquid two-phase flow or in the turbine blade chamber, accumulates in the recess 5 a, and this liquid is returned through the return passage 11. I have. This configuration has a simple configuration because it is not necessary to newly provide the liquid pool return flow path 19.
また、本実施例において戻り流路11をフレキシブルパ
イプ等で構成すれば、第4図で説明した本発明の実施例
と同様の作用・効果を得ることも可能である。Further, in this embodiment, if the return flow path 11 is formed of a flexible pipe or the like, the same operation and effect as those of the embodiment of the present invention described with reference to FIG. 4 can be obtained.
第8図は、本発明の第3の実施例を示す概略構成縦断
面図であり、第1図および第7図と同一部分あるいは相
等する部分には同一符号を付してその詳細な説明は省略
する。FIG. 8 is a schematic vertical sectional view showing a third embodiment of the present invention, in which the same or corresponding parts as those in FIGS. 1 and 7 are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted. Omitted.
この実施例で最も特徴とする部分は、蒸発室2とター
ビン羽室5とを連結するフレキシブルパイプ21の途中あ
るいは戻り流路11の途中に所定の設定温度で開閉するよ
うに例えば形状記憶合金や形状記憶樹脂で形成されたバ
ルブ22,23を設けたことにある。The most characteristic part of this embodiment is, for example, a shape memory alloy or a metal alloy so as to open and close at a predetermined set temperature in the middle of the flexible pipe 21 connecting the evaporating chamber 2 and the turbine blade chamber 5 or in the middle of the return passage 11. That is, valves 22 and 23 made of a shape memory resin are provided.
次にこのバルブ22,23を設ける理由について説明す
る。前述したように冷媒3の蒸発→ファン羽16の回転→
冷媒3の凝縮の過程がスムーズに行なわれるのは定常運
転時の流れである。実際は、電子素子31の発熱で上記サ
イクルの停止と始動が交互に繰り返される。ここで問題
になるのは始動時である。冷媒3が蒸発すると、何もさ
えぎるものがなければ蒸発室2とタービン羽室5は同じ
圧力となる。すなわち冷媒4の凝縮がないため蒸気は循
環しない。そうなるとタービン羽8、ファン羽16を回転
させることができず冷却風を起こすことが出来ない。よ
って電子素子31の冷却ができない恐れが生じ、初期始動
時はやはりなんかの形で冷却をする必要が生じるおそれ
がある。そこで、本実施例では、蒸発側のフレキシブル
パイプ21の途中に任意の設定温度で開閉する例えば形状
記憶合金を用いたバルブ22と、戻り流路11のパイプの途
中には、バルブ22と同じく形状記憶合金を用いたバルブ
23を設ける。ここで、バルブ23には、逆止弁を設けるよ
うにする。流れを見ると、バルブ22、バルブ23は蒸気温
度がある温度になるまで閉じている。温度が高くなれば
蒸発室3の圧力が高くなりタービン室2との圧力差がつ
く。任意の設定温度になればバルブ22が開き蒸気はター
ビン羽室5へと流れタービン羽8、フィン羽16を回転さ
せ冷却風を作り始動ができる。そして流れが定常になれ
ばバルブ23の逆止弁が開き安定した流れを作る。Next, the reason for providing the valves 22 and 23 will be described. As described above, evaporation of the refrigerant 3 → rotation of the fan blades 16 →
It is the flow during steady operation that the process of condensation of the refrigerant 3 is performed smoothly. Actually, the cycle is stopped and started alternately by the heat generated by the electronic element 31. The problem here is during startup. When the refrigerant 3 evaporates, the evaporating chamber 2 and the turbine blade chamber 5 have the same pressure if there is nothing to interrupt. That is, since there is no condensation of the refrigerant 4, the vapor does not circulate. In this case, the turbine blades 8 and the fan blades 16 cannot be rotated, so that cooling air cannot be generated. Therefore, there is a possibility that the electronic element 31 cannot be cooled, and there is a possibility that it is necessary to cool the electronic element 31 in some form at the time of the initial startup. Therefore, in the present embodiment, a valve 22 using, for example, a shape memory alloy that opens and closes at an arbitrary set temperature in the middle of the evaporation-side flexible pipe 21, Valve using memory alloy
23 will be provided. Here, the valve 23 is provided with a check valve. Looking at the flow, the valves 22 and 23 are closed until the steam temperature reaches a certain temperature. As the temperature increases, the pressure in the evaporation chamber 3 increases, and a pressure difference from the turbine chamber 2 is created. When the temperature reaches an arbitrary set temperature, the valve 22 opens and the steam flows to the turbine blade chamber 5, and the turbine blades 8 and the fin blades 16 are rotated to generate cooling air and start. Then, when the flow becomes steady, the check valve of the valve 23 opens to create a stable flow.
このように電子素子31の発熱によって暖められた、蒸
発室2内の冷媒3は蒸気流となって上昇する。しかし、
バルブ22、バルブ23によりせきとめられタービン羽室5
内へはいけない。そのうち温度が高くなりバルブ22とバ
ルブ23が開く。このときバルブ23は逆止弁が付いている
ため戻り流路11のパイプからは逆流しない。蒸気は蒸発
側のフレキシブルパイプ21を介しタービン羽室5内にあ
るノズル7から吹き出す。吹き出された蒸気流はタービ
ン羽8を回転させ、インナー磁石13、アウター磁石14を
介してファン羽16を回転させ冷却風を起こす。そして、
タービン羽室5及び熱交換器たる冷却手段12を冷やし、
蒸気流は凝縮し一定方向の流れを作る。これによりバル
ブ23のタービン羽室5から蒸発室2への一定方向の流れ
になるため開き閉ループを形成する。そしてこの過程を
繰り返す。The refrigerant 3 in the evaporation chamber 2 that has been heated by the heat generated by the electronic element 31 rises as a vapor flow. But,
Turbine chamber 5 damped by valves 22 and 23
Don't go inside. Eventually, the temperature rises and the valves 22 and 23 open. At this time, since the valve 23 has a check valve, it does not flow backward from the pipe of the return flow path 11. The steam blows out from the nozzle 7 in the turbine blade chamber 5 through the flexible pipe 21 on the evaporation side. The blown steam flow rotates the turbine blades 8, rotates the fan blades 16 via the inner magnet 13 and the outer magnet 14, and generates cooling air. And
Cooling the turbine chamber 5 and the cooling means 12 as a heat exchanger,
The vapor stream condenses to create a unidirectional flow. As a result, the flow of the valve 23 in a certain direction from the turbine blade chamber 5 to the evaporating chamber 2 is formed to form an open closed loop. And this process is repeated.
このように蒸発室2とタービン羽室5とを連結するフ
レキシブルパイプ21および戻り流路11を形成する長さ可
変のパイプ(例えばフレキシブルパイプ)の途中にそれ
ぞれ所定の設定温度で開閉するバルブ22および逆止弁付
きバルブ23を設けることにより初期始動がスムーズに行
なえ、特に発熱が一定ではなく、始動、停止のサイクル
が頻繁に行なわれるものに多大な効果がある。As described above, the flexible pipe 21 connecting the evaporating chamber 2 and the turbine blade chamber 5 and the variable-length pipe (for example, the flexible pipe) forming the return flow path 11 are provided with a valve 22 that opens and closes at a predetermined set temperature in the middle thereof. The provision of the check valve 23 allows the initial start to be performed smoothly, and has a great effect particularly in the case where the heat generation is not constant and the start and stop cycles are performed frequently.
次に第9図は、本発明の第3の実施例の変形例を示す
概略構成図である。Next, FIG. 9 is a schematic configuration diagram showing a modification of the third embodiment of the present invention.
この構成が第8図に示す構成と異なる箇所は、ファン
羽16を取付ける位置を設置場所に応じて調整できるよう
にしたことにある。This configuration differs from the configuration shown in FIG. 8 in that the position where the fan blades 16 are mounted can be adjusted according to the installation location.
第9図において、アウター磁石14には傘歯車24、軸2
6、傘歯車25、軸27を介してファン羽16が回転自在に支
持されており、ファン羽16は冷却手段としての熱交換器
12の近傍に配置されて、熱交換器12を冷却風により冷却
するように構成されている。即ち、傘歯車及び軸からな
る動力伝達手段を介してタービン羽の回転力をファン羽
に伝達することにより、ファン羽を任意の位置に配置す
ることを可能にしている。In FIG. 9, a bevel gear 24, a shaft 2
6, the fan blade 16 is rotatably supported via a bevel gear 25 and a shaft 27, and the fan blade 16 is a heat exchanger as a cooling means.
The heat exchanger 12 is arranged in the vicinity of the heat exchanger 12 so as to be cooled by cooling air. That is, the rotational force of the turbine blade is transmitted to the fan blade via the power transmission means including the bevel gear and the shaft, thereby enabling the fan blade to be disposed at an arbitrary position.
このように蒸気室2とタービン羽室5を分離してかつ
ファン羽16を動力伝達手段を介して任意の位置に配置で
きるように構成することにより設計および配置の自由度
が大幅に向上して、その工業的効果は大きい。By separating the steam chamber 2 from the turbine blade chamber 5 and arranging the fan blades 16 at an arbitrary position via the power transmission means in this manner, the degree of freedom in design and arrangement is greatly improved. , Its industrial effect is great.
次に第10図は、本発明の熱機関装置を地熱発電装置に
応用した実施例である。Next, FIG. 10 shows an embodiment in which the heat engine device of the present invention is applied to a geothermal power generation device.
従来の地熱発電装置では、地下の蒸気井からパイプを
介して蒸気を採集し、この蒸気によりタービンを駆動さ
せ、該タービンに連結した発電機を回転させて発電を行
い、タービンを駆動した後の蒸気は凝縮器で凝縮させて
一部を凝縮器用の冷却水として使用し、余剰水は河川へ
放流するか或いは注水坑により地下へ還流している。In a conventional geothermal power generation device, steam is collected from an underground steam well via a pipe, a turbine is driven by the steam, a generator connected to the turbine is rotated to generate power, and the turbine is driven. The steam is condensed in a condenser and a part is used as cooling water for the condenser, and the surplus water is discharged to a river or returned to an underground by a pouring pit.
ところが、本発明に係る地熱発電装置においては、地
下の熱源により冷却が加熱されて蒸発、この蒸気流でタ
ービンを駆動し、その後蒸気は凝縮して循環する。However, in the geothermal power generation device according to the present invention, the cooling is heated by the underground heat source to evaporate, the turbine is driven by this steam flow, and then the steam is condensed and circulated.
なお、本発明の地熱発電のための熱源としては、従来
から用いられている地中のマグマ等により加熱された高
温蒸気および熱水あるいは水を含んでいないが高温に加
熱されている地中の乾燥高温岩体等が用いられる。As a heat source for the geothermal power generation of the present invention, high-temperature steam and hot water heated by underground magma and the like which have been conventionally used do not contain hot water or water, but are not heated underground. Dry high-temperature rocks are used.
第10図に地熱発電装置の一実施例として、第7図に示
した熱機関装置の基本構成を採用しているものであり、
第7図と同一部分あるいは相等する部分には同一符号を
付して詳細な説明は省略する。As an example of the geothermal power generation device shown in FIG. 10, the basic configuration of the heat engine device shown in FIG. 7 is adopted.
The same reference numerals are given to the same portions or the portions equivalent to those in FIG. 7, and the detailed description is omitted.
筐体1a内には蒸発室2が形成されて冷媒3が封入され
ている。この筐体1aは地中に埋設され前述のごとく地下
の熱源から熱を吸収して冷媒3が蒸発する。An evaporation chamber 2 is formed in the housing 1a, and a refrigerant 3 is sealed therein. This casing 1a is buried underground and absorbs heat from the underground heat source to evaporate the refrigerant 3 as described above.
一方筐体1bは、例えば地上に配置されて、内部にはタ
ービン室5が形成されている。このタービン室5内に
は、タービン軸9に軸支されて回転自在なタービン羽8
が設けられ、さらにタービン軸9は同軸的に発電機29の
シャフトに連結されている。つまり、筐体1b内には、発
電機29も収容されており、タービン軸9に直結して、タ
ービン羽8の回転に伴なって高効率で回転する。なお、
発電機29は筐体1b外に設けられてもよい。On the other hand, the housing 1b is disposed, for example, on the ground, and has a turbine chamber 5 formed therein. A turbine blade 8 rotatably supported by a turbine shaft 9 is provided in the turbine chamber 5.
And the turbine shaft 9 is coaxially connected to the shaft of the generator 29. That is, the power generator 29 is also housed in the housing 1b, is directly connected to the turbine shaft 9, and rotates with high efficiency with the rotation of the turbine blade 8. In addition,
The generator 29 may be provided outside the housing 1b.
そして、地中の蒸発室2と地上のタービン室5はパイ
プ21で連結されており、蒸発室2内で蒸発した冷媒3は
蒸気流となりパイプ21内を流れ、タービン室5に形成さ
れた噴出口6の先端に形成されたノズル7から高速で噴
出する。The underground evaporating chamber 2 and the above-ground turbine chamber 5 are connected by a pipe 21, and the refrigerant 3 evaporated in the evaporating chamber 2 turns into a vapor flow, flows through the pipe 21, and is injected into the turbine chamber 5. It is jetted at high speed from a nozzle 7 formed at the tip of the outlet 6.
この高速蒸気流で効率の良い発電が行なえる。 With this high-speed steam flow, efficient power generation can be performed.
このような地熱発電装置においても、先の放熱システ
ムに適用した熱機関装置の作用・効果は全て得られるた
め効率の良い発電を行なえることは明白であるが、地熱
発電装置に適用した場合には、従来の地熱発電装置と比
較して次のような作用・効果も得られる。Even in such a geothermal power generation device, it is clear that efficient operation can be performed because all the functions and effects of the heat engine device applied to the above heat radiation system can be obtained. The following operation and effects can be obtained as compared with the conventional geothermal power generation device.
従来の地熱発電装置にあっては、 i)蒸気中に包含されている成分中、Ca,Si等がタービ
ンに付着してスケールになり、タービン羽根がアンバラ
ンスになって、ついにはタービン破損の原因となる、 ii)蒸気が凝縮器で凝縮して生じた水の一部は、冷却水
として使用するためクーリングタワーで冷却されるが、
その際、SO2等の非凝縮性ガスが大気中へ放散されて公
害を招来する虞れがある、 iii)蒸気を外部へ取出すので地下の発源が短期間で枯
渇する虞れがある、 iv)凝縮水の余池水を地下へ還元するために注水坑が必
要となり、設備が大掛かりとなる。In the conventional geothermal power generator, i) Among the components contained in the steam, Ca, Si, etc. adhere to the turbine to form a scale, the turbine blades become unbalanced, and finally, the turbine is damaged. Ii) Some of the water generated by condensation of steam in the condenser is cooled by the cooling tower for use as cooling water.
At that time, non-condensable gas such as SO 2 may be released to the atmosphere and cause pollution.iii) Since the steam is taken out to the outside, the underground source may be depleted in a short period of time. iv) An injection pit is required to reduce condensate spill water to the underground, which requires large-scale equipment.
等の問題があった。And so on.
ところが、本発明の地熱発電装置によれば、蒸発室2
内で蒸発させた冷媒3は蒸気流となり蒸気はパイプ21か
らタービン室5内に送られ噴出口6から高速に噴出し、
タービン駆動後の蒸気は凝縮されて戻り流路11により蒸
発室2内に戻され、地下熱源からは熱のみが取出される
構成であるため、 I)タービンにスケールが付着することがなく、従って
タービン破損の虞れがなく、設備の安定性、信頼性が向
上する、 II)SO2等の非凝縮性ガスが大気中へ放散されることが
なく、公害を防止できる、 III)熱流を取出すだけであり、従って地下の熱源が短
期間で枯渇する虞れがない、 IV)余剰水が地下へ還元するための注水坑が不要である
から、設備が簡単且つ安価になる、 等種々の優れた効果を奏し得る。However, according to the geothermal power generation device of the present invention, the evaporating chamber 2
The refrigerant 3 evaporated in the inside becomes a steam flow, and the steam is sent from the pipe 21 into the turbine chamber 5 and spouted from the jet port 6 at a high speed.
The steam after the turbine drive is condensed and returned to the evaporation chamber 2 by the return flow path 11, and only the heat is extracted from the underground heat source. I) No scale is attached to the turbine, and There is no risk of turbine damage, and the stability and reliability of the facility are improved. II) Non-condensable gas such as SO 2 is not released to the atmosphere, preventing pollution. III) Extracting heat flow Therefore, there is no danger that the underground heat source will be depleted in a short period of time. IV) There is no need for a pouring pit for returning surplus water to the underground, so equipment is simple and inexpensive. The effect can be obtained.
なお、上記実施例においては、先の第7図の構成を地
熱発電装置として用いたが、他の実施例構成を地熱発電
装置に適用してもよいことはもちろんである。In the above embodiment, the configuration shown in FIG. 7 is used as a geothermal power generation device, but it is a matter of course that another embodiment configuration may be applied to a geothermal power generation device.
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではな
い。例えば蒸発室2の形状は底部から噴出口6に向かっ
てなめらかにあるいは段階的に等、蒸気流路が狭くなっ
ており、その形状等は限定されない。また筐体1あるい
は1bの外面に放熱フィン等を設けて冷却効率を上げるこ
ともできる。The present invention is not limited to the above embodiment. For example, the shape of the evaporation chamber 2 is such that the steam flow path is narrow, for example, smoothly or stepwise from the bottom toward the ejection port 6, and the shape is not limited. Further, a cooling fin can be provided on the outer surface of the housing 1 or 1b to increase the cooling efficiency.
またタービン羽とフィン羽をカップリングする手段は
磁気的カップリングに限定されない。The means for coupling the turbine blades and the fin blades is not limited to magnetic coupling.
さらに本発明の熱機関は上記放熱システム、地熱発電
装置に用途を限定されるものでなく熱エネルギーを電気
あるいは運動エネルギー等に変換する装置として種々適
用できる。Further, the application of the heat engine of the present invention is not limited to the above-described heat radiation system and geothermal power generation device, but can be variously applied as a device for converting thermal energy into electricity or kinetic energy.
その他本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して
適用することができる。In addition, various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
以上詳述したように本発明によれば、コストアップを
押さえ放熱効率を向上させた放熱システムあるいは、発
電効率を向上させた地熱発電装置、あるいはエネルギー
変換効率の良い熱機関が得られる。As described above in detail, according to the present invention, it is possible to obtain a heat dissipation system with improved heat dissipation efficiency, a geothermal power generator with improved power generation efficiency, or a heat engine with high energy conversion efficiency while suppressing cost increase.
第1図と第2図は、本発明の放熱システムに係る第1の
参考例を示す縦断面図とA−A線切断横断面図、第3図
は、本発明の放熱システムに係る第1の参考例の変形例
を示す横断面図、第4図は、本発明の放熱システムに係
る第1の実施例を示す縦断面図、第5図は、本発明の放
熱システムに係る第2の参考例を示す縦断面図、第6図
は、本発明の放熱システムに係る第2の参考例の変形例
を示す縦断面図、第7図は、本発明の放熱システムに係
る第2の実施例を示す縦断面図、第8図は、本発明の放
熱システムに係る第3の実施例を示す縦断面図、第9図
は、本発明の放熱システムに係る第3の実施例の変形例
を示す縦断面図、第10図は、本発明の熱機関を地熱発電
装置に適用した実施例を示す縦断面図、第11図乃至第13
図は、従来の放熱システムを示す縦断面図である。 1,1a,1b……筐体、2……蒸発室、 3……冷媒、4……断熱材、 5……タービン羽室(タービン室)、 6……噴出口、7……ノズル、 8……タービン羽、9……タービン軸、 11……戻り流路、12……冷却手段、 13,14……インナー磁石、アウター磁石(カップリング
手段) 16……ファン羽、 21……フレキシブルパイプ、 22……バルブ、 23……逆止機能付バルブ、29……発電機。1 and 2 are a longitudinal sectional view and a cross-sectional view taken along line AA of a first embodiment of the heat dissipation system of the present invention, and FIG. 3 is a first sectional view of the heat dissipation system of the present invention. FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of the heat dissipation system of the present invention, and FIG. 4 is a vertical sectional view showing a second embodiment of the heat dissipation system of the present invention. FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a modification of the second reference example according to the heat dissipation system of the present invention, and FIG. 6 is a second embodiment according to the heat dissipation system of the present invention. FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing an example of a heat dissipation system according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a modified example of the third embodiment according to the heat dissipation system of the present invention. FIG. 10 is a longitudinal sectional view showing an embodiment in which the heat engine of the present invention is applied to a geothermal power generator, and FIGS.
The figure is a longitudinal sectional view showing a conventional heat dissipation system. 1, 1a, 1b ... housing, 2 ... evaporation chamber, 3 ... refrigerant, 4 ... heat insulating material, 5 ... turbine blade chamber (turbine chamber), 6 ... jet outlet, 7 ... nozzle, 8 … Turbine blade, 9… Turbine shaft, 11… Return flow path, 12… Cooling means, 13, 14… Inner magnet, outer magnet (coupling means) 16… Fan wing, 21… Flexible pipe , 22… valve, 23… valve with check function, 29 …… generator.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荒木 達雄 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1 株式 会社東芝総合研究所内 (72)発明者 工藤 章 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1 株式 会社東芝総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭61−29200(JP,A) 特開 昭62−294705(JP,A) 特開 昭62−26306(JP,A) 特開 昭62−206205(JP,A) 特公 昭54−26645(JP,B1) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Tatsuo Araki 1 Komukai Toshiba-cho, Saiwai-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture Inside the Toshiba Research Institute (72) Inventor Akira Kudo 1 Kochi Toshiba-cho, Kochi-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture (56) References JP-A-61-29200 (JP, A) JP-A-62-294705 (JP, A) JP-A-62-26306 (JP, A) JP-A-62-206205 ( JP, A) Japanese Patent Publication No. 54-26645 (JP, B1)
Claims (9)
収容されている蒸発室と、 この蒸発室から蒸発した前記冷媒の蒸気流が導かれるタ
ービン羽室と、 前記蒸発室から前記タービン羽室まで前記蒸発流を導く
案内流路と、 前記案内流路の一端に設けられ、前記タービン羽室内に
前記蒸気流を噴出させる噴出口と、 前記タービン羽室内に回転自在に軸支され前記蒸気流に
より回転するタービン羽と、 このタービン羽の回転に応じて回転するように回転自在
に軸支されるファン羽と、 前記タービン羽室の外部に設けられ、前記タービン羽を
回転させた後の前記蒸気流を前記蒸発室に戻すために該
タービン羽室と該蒸発室とを連結する戻り流路とを具備
し、 前記戻り流路をフレキシブルなパイプにより形成したこ
とを特徴とする放熱システム。An evaporating chamber in which a refrigerant that absorbs heat and evaporates from a heating element is accommodated; a turbine blade chamber into which a vapor flow of the refrigerant evaporated from the evaporating chamber is introduced; A guide passage that guides the evaporative flow to the blade chamber; an ejection port provided at one end of the guide passage to eject the steam flow into the turbine blade chamber; A turbine blade rotating by a steam flow, a fan blade rotatably supported so as to rotate in accordance with the rotation of the turbine blade, and a fan blade provided outside the turbine blade chamber and rotating the turbine blade. And a return flow path connecting the turbine blade chamber and the evaporation chamber for returning the steam flow to the evaporation chamber, wherein the return flow path is formed by a flexible pipe. .
収容されている蒸発室と、 この蒸発室から蒸発した前記冷媒の蒸気流が導かれるタ
ービン羽室と、 前記蒸発室から前記タービン羽室まで前記蒸発流を導く
案内流路と、 前記案内流路の一端に設けられ、前記タービン羽室内に
前記蒸気流を噴出させる噴出口と、 前記タービン羽室内に回転自在に軸支され前記蒸気流に
より回転するタービン羽と、 このタービン羽の回転の運動エネルギーを他のエネルギ
ーに変換するエネルギー変換手段と、 前記タービン羽室の外部に設けられ、前記タービン羽を
回転させた後の前記蒸気流を前記蒸発室に戻すために該
タービン羽室と該蒸発室とを連結する戻り流路とを具備
し、 前記戻り流路をフレキシブルなパイプにより形成したこ
とを特徴とする熱機関。2. An evaporation chamber in which a refrigerant that absorbs heat and evaporates from a heating element is accommodated, a turbine blade chamber into which a vapor flow of the refrigerant evaporated from the evaporation chamber is guided, and the turbine from the evaporation chamber. A guide passage that guides the evaporative flow to the blade chamber; an ejection port provided at one end of the guide passage to eject the steam flow into the turbine blade chamber; A turbine blade rotating by a steam flow, energy conversion means for converting kinetic energy of rotation of the turbine blade to another energy, and the steam provided outside the turbine blade chamber and rotating the turbine blade. A return flow path connecting the turbine blade chamber and the evaporation chamber for returning a flow to the evaporation chamber, wherein the return flow path is formed by a flexible pipe. organ.
立に構成し、前記案内流路をフレキシブルなパイプによ
り形成したことを特徴とする請求項1記載の放熱システ
ムあるいは請求項2記載の熱機関。3. The heat dissipation system according to claim 1, wherein said evaporating chamber and said turbine blade chamber are formed independently of each other, and said guide passage is formed by a flexible pipe. Heat engine.
定温度で開閉自在な第1のバルブ手段と、前記戻り流路
の途中に設けられる任意の設定温度で開閉自在な逆止機
能を有する第2のバルブ手段とをさらに具備したことを
特徴とする請求項3記載の放熱システムあるいは請求項
3記載の熱機関。4. A first valve means provided at an arbitrary set temperature provided in the middle of the guide flow path, and a non-return function capable of opening and closing at an arbitrary set temperature provided in the return flow path. 4. The heat radiating system according to claim 3, further comprising a second valve means having the second valve means.
記憶材料からなることを特徴とする請求項4記載の放熱
システムあるいは請求項4記載の熱機関。5. The heat dissipating system according to claim 4, wherein said first and second valve means are made of a shape memory material.
に凝縮液化した前記冷媒を溜める凹部を形成し、この凹
部と前記蒸発室とを連結するように液溜り戻り流路を形
成したことを特徴とする請求項1記載の放熱システムあ
るいは請求項2記載の熱機関。6. A method according to claim 6, wherein a concave portion for storing the condensed and liquefied refrigerant is formed near the lowest position of the turbine blade chamber in the direction of gravity, and a liquid pool return flow path is formed so as to connect the concave portion to the evaporation chamber. The heat dissipation system according to claim 1 or the heat engine according to claim 2.
ていることを特徴とする請求項6記載の放熱システムあ
るいは請求項6記載の熱機関。7. The heat radiating system according to claim 6, wherein the return flow path also functions as the liquid pool return flow path.
転力を、前記ファン羽に伝達する動力伝達手段をさらに
具備することを特徴とする請求項1記載の放熱システム
あるいは請求項2記載の熱機関。8. The heat dissipation system according to claim 1, further comprising power transmission means for transmitting a rotational force generated according to the rotation of the turbine blade to the fan blade. Heat engine.
なくとも一方を断熱材で覆ったことを特徴とする請求項
1記載の放熱システムあるいは請求項2記載の熱機関。9. The heat engine according to claim 1, wherein at least one of the evaporation chamber and the turbine blade chamber is covered with a heat insulating material.
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