JPH0245083B2 - Jokihatsuseisochi - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、蒸気発生のための流路と、同流路内
の流体を加熱するための燃焼スペースとをそなえ
た、蒸気発生装置に関する。

一般に、深々度化し行高出力化している水中航
走体の推進用動力発生装置としては、クローズド
システム（closed system）が有効とされ、これ
を実現するには、反応の前後で容積変化が小さ
く、かつエネルギー密度の大きい燃料を必要とし
ている。

ところで、このような燃料としてアルカリ金属
（例えばリチウム；Li）が注目されており、これ
に酸化剤（例えば六フツ化硫黄；SF₆）を加える
ことによつて次のような反応が得られる。

8Li＋SF₆＝Li₂S＋6LiF ＋3.6kwHr／Kg（LiとSF₆の単位重量当たり） 本発明は、このような反応を容易に生じさせ
て、その発生する熱量により効率よく蒸気を発生
させるようにした、蒸気発生装置を提供すること
を目的とする。

このため本発明の蒸気発生装置は、蒸気発生の
ための第１のスパイラル状流路を有する内部円筒
壁と、この内部円筒壁の外側において蒸気発生の
ための第２スパイラル状流路を有する外部円筒壁
とが、ほぼ同軸的に配設されるとともに、それぞ
れの有する第１および第２のスパイラル状流路を
互いに接続連通され、上記の内部円筒壁と外部円
筒壁との間に形成された燃焼スペースを密閉する
蓋が同スペースの両端に設けられて、この燃焼ス
ペースの内部に固体推薬とアルカリ金属とが充填
されるとともに、上記蓋に上記燃焼スペース内へ
酸化剤を噴射しうる噴射器が装着され、かつ、上
記内部円筒壁の内側スペースが配管のための通路
として構成されていることを特徴としている。

以下、図面により本発明の一実施例としての蒸
気発生装置について説明すると、第１図はその縦
断面図であり、第２図は水中航走体用タービン式
エンジンにおける上記装置の配設状態を示す系統
図である。

第１図に示すように、蒸気発生のための第１の
スパイラル状流路としての金属製パイプ３ａが、
密に巻かれて、隣接する管壁相互を溶接または鑞
付け手段で流体密に結合されることにより、内部
円筒壁W₁を形成している。

また、この内部円筒壁W₁の外側において、蒸
気発生のための第２のスパイラル状流路としての
パイプ３ｂが、密に巻かれて、隣接する管壁相互
を溶接または鑞付け手段で流体密に結合されるこ
とにより、外部円筒壁W₂を形成しており、その
外面には断熱性補強材７が施されているが、これ
は長手方向には自由で、熱媒張による応力の発生
を防止している。

内部円筒壁W₁と外部円筒壁W₂とは、ほぼ同軸
的に配置されており、それぞれのパイプ３ａ，３
ｂは、連結パイプ４にて相互に接続連通されてい
る。

このようにして内部円筒壁W₁と外部円筒壁W₂
との間には燃焼スペースＭが形成され、この燃焼
スペースＭを密閉する断熱構造の蓋１が、同スペ
ースＭの両端に着脱可能に設けられている。

そして、燃焼スペースＭの内部には固体推薬５
とアルカリ金属８（例えばLi）が鋳込み手段によ
り充填され、また蓋１には燃焼スペースＭ内へ酸
化剤（例えばSF₆）を噴射しうる複数の噴射器２
が装着されている。

さらに、内部円筒壁W₁の内側スペースＮは、
配管のための通路として構成されており、噴射器
２へ逆止弁６を介してSF₆を供給する配管や、噴
射器２を冷却してからパイプ３ａへ送り込まれる
水の供給管が、内側スペースＮ内に配設されてい
る。

固体推薬５は、本装置の作動の初期に燃焼スペ
ースＭにおいてアルカリ金属８を融解するのに用
いられる。

また、酸化剤としてのSF₆は、22Kg／cm²の圧力
で液化するので、この圧力以上で図示しないタン
クに貯蔵され、逆止弁６の開度の調整により、上
記タンクから噴射器２を通じ気化したSF₆が燃焼
スペースＭ内へ噴射される。

このようにして、燃焼スペースＭ内で、アルカ
リ金属８としてのLiと酸化剤としてのSF₆とが反
応し、熱エネルギーを発生する。燃焼スペースＭ
内の制御温度は800〜1100℃程度に保たれて、そ
の周囲の各部材は高い熱負荷を受けるが、内部円
筒壁W₁および外部円筒壁W₂における第１および
第２のスパイラル状流路としてのパイプ３ａ，３
ｂを通じて流れる水またはその蒸気との間に効率
よく熱交換が行なわれる。

本実施例では、まずパイプ３ａ内へ送り込まれ
た水が、第１図中のＡ側からＢ側へ向かつてスパ
イラル状に流れながら蒸発してゆき、ついでこの
流体は連結パイプ４を介しパイプ３ｂへ流れ込ん
でＢ側からＡ側へスパイラル状に流れながら高温
の蒸気Stになる。

外部円筒壁W₂は断熱性補強材７が施されるの
に比べて、内部円筒壁W₁には断熱材が施されに
くいが、内側の第１のスパイラル状流路としての
パイプ３ａに熱交換初期の水が通されることによ
り、十分な冷却効果が得られる。

また、パイプ３ａへ送り込まれる水が予じめ噴
射器２の冷却に用いられるので、酸化剤としての
SF₆が加熱されて腐触性をもつのに対し、噴射器
２を保護することができる。

さらに、噴射器２が燃焼スペースＭの両端を密
閉する蓋１に適切に配設されることにより、燃焼
スペースＭ内での一様な反応を促進することがで
きる。

そして、噴射器２から燃焼スペースＭ内へ噴射
される酸化剤が、逆止弁６でバルブコントロール
を受けることにより、各パイプ３ａ，３ｂにおけ
る蒸気への熱の移動と燃焼スペースＭで発生する
熱とのバランスがとられて、これにより燃焼スペ
ースＭ内の温度をほぼ一定に制御することができ
る。

なお、蓋は着脱可能に設けられるので、これを
取外して固体推薬５の取付け作業などが行なわれ
る。

本装置では、特に蒸気発生のための第１のスパ
イラル状流路を有する内部円筒壁と、この内部円
筒壁の外側において蒸気発生のための第２のスパ
イラル状流路を有する外部円筒壁とが、ほぼ同軸
的に配設され、内部円筒壁W₁の内側スペースＮ
は配管のための通路として有効に利用されるの
で、装置全体がコンパクトになり、小型高出力の
エンジンの実現に寄与することができる。

第２図は本発明の蒸気発生装置を水中航走体の
タービン式エンジンへ適用した場合を示してお
り、作動流体としての水およびその蒸気が図示の
ごとく循環するように、コンデンサ，ポンプＰお
よび本発明の蒸気発生装置STが、タービンＴと
共に配設されて、これによりクローズドシステム
としての推進用動力発生装置を構成することがで
きる。

以上詳述したように、本発明の蒸気発生装置に
よれば、極めてコンパクトな構造で、効率よく且
つ安全に蒸気を発生することが可能となり、水中
航走体におけるクローズドシステムとしての推進
用動力発生装置などに適切に使用できる利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としての蒸気発生装
置を示す縦断面図であり、第２図は水中航走体用
タービン式エンジンにおける上記装置の配設状態
を示す系統図である。 １……蓋、２……噴射器、３ａ……第１のスパ
イラル状流路としてのパイプ、３ｂ……第２のス
パイラル状流路としてのパイプ、４……連結パイ
プ、５…固体推薬、６……逆止弁、７……断熱性
補強材、８……アルカリ金属、Ｍ……燃焼スペー
ス、Ｎ……内側スペース、W₁……内部円筒壁、
W₂……外部円筒壁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 蒸気発生のための第１のスパイラル状流路を
   有する内部円筒壁と、この内部円筒壁の外側にお
   いて蒸気発生のための第２のスパイラル状流路を
   有する外部円筒壁とが、ほぼ同軸的に配設される
   とともに、それぞれの有する第１および第２のス
   パイラル状流路を互いに接続連通され、上記の内
   部円筒壁と外部円筒壁との間に形成された燃焼ス
   ペースを密閉する蓋が同スペースの両端に設けら
   れて、この燃焼スペースの内部に固体推薬とアル
   カリ金属とが充填されるとともに、上記蓋に上記
   燃焼スペース内へ酸化剤を噴射しうる噴射器が装
   着され、かつ、上記内部円筒壁の内側スペースが
   配管のための通路として構成されていることを特
   徴とする、蒸気発生装置。