JPH0443289A - 高温熱源用サーモサイホンの始動方法 - 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 この発明は地熱採取用の大口径のサーモサイホン等の高
温熱源を対象としたサーモサイホンの始動方法に関する
ものである。

従来の技術 地熱を採取する手段として、従来、水を地中の高温部に
送り込み、その水が加熱されて生じた蒸気を蒸気井から
取り出して所定の用途に利用することが知られている。

しかしながらこの種の地熱採取設備では、水を循環させ
る装置、蒸気と砂礫等とを分離する装置などが必要とな
るから、設備が大型化する不都合がある。そこで従来、
可動部のない採熱手段としてサーモサイホンを使用する
ことが提案されている。これは真空脱気した密閉管中に
凝縮性の流体を作動流体として封入したヒートバイブの
一種であって、熱の輸送は上方向のみに行い、凝縮部で
凝縮した作動流体は重力によって熱源側に戻すよう構成
されており、そのサーモサイホンの下端部を地中の高温
部に挿入するとともに地上側の上端部に熱交換コイルな
どを設け、作動流体を地熱によって蒸発させ、その蒸気
の有する熱を熱交換コイルから外部に温水などの形で取
り出すものである。そしてこの種の設備では、地熱によ
って加熱される部分すなわち蒸発部が広いから、作動流
体を蒸発部に還流させる手段として、密閉管内に散布管
を挿入し、凝縮部で生じた液相の作動流体をその散布管
によって蒸発部内壁面上に液を均一に分布させ、ドライ
アウト部分が生じないようにしている。

このような設備では、サーモサイホンが動力を要するこ
となく熱の輸送を行うから設備を簡素化でき、また制御
が容易になる。

発明が解決しようとする課題 サーモサイホンは、温度差が生じることにより作動流体
が蒸発および流動ならびに凝縮を自動的に行って熱輸送
を行うからサーモサイホンを使用した地熱採取設備にお
いて採熱を停止する場合には、上端側で凝縮した作動流
体を適宜の液溜め部に溜めて蒸発部に還流することを阻
止して蒸発部をドライアウトさせ、また始動する場合は
、その液溜め部から前記散布管を介して液相の作動流体
を蒸発部の内壁面に散布する。しかしながら採熱の対象
とされる地熱の温度は数百℃の高温であるから、採熱を
停止するべ（蒸発部をドライアウトさせると、蒸発部の
内壁面も数百℃の高温になり、その結果、採熱を開始す
るべく蒸発部の内壁面に作動液を散布した場合、作動液
が内壁面を濡らすことができず、液滴となってはじき飛
ばされ直接底部に落下してしまう。このような状態では
作動流体の蒸発が充分には生じないばかりか、内壁面の
温度も低下しないので内壁面の高温状態はいつまでも続
き、充分な採熱状態に入ることができない、このため従
来では、始動時の熱出力の応答に遅れが生じる問題があ
った。

この発明は上記の事情を背景としてなされたもので、サ
ーモサイホンによって高温部から採熱を行うにあたって
始動時の熱応答性を向上させることのできる方法を提供
することを目的とするものである。

課題を解決するための手段 この発明の方法は、蒸発潜熱として熱輸送する作動流体
を封入した密閉管の下端部を高温の熱源に臨ませて蒸発
部とするとともにその上端部を外部に熱を奪って作動流
体蒸気を凝縮させる凝縮部とし、かつ凝縮部で凝縮した
作動流体を前記蒸発部の内壁面に散布するよう前記密閉
管の中心部に第１液戻り管を設けるとともに凝縮部で凝
縮した作動流体の一部を前記密閉管の内面に沿って流下
させる第２液戻り管を密閉管の内面に開口させて設けた
高温熱源用サーモサイホンを対象とし、始動時には第２
液戻り管から作動液を流出させて密閉管の内面に沿わせ
て作動液を流下させ、しかる後密閉管の内側に設けであ
る第１液戻り管から作動液を密閉管の内面に散布するこ
とを特徴とする方法である。

作　　　　　用 この発明の方法では、サーモサイホンの蒸発部の内面が
、始動時にドライアウトして高温になっていても、この
時点での作動液の供給は、密閉管の内面に液膜を作るよ
う第２液戻り管から行うから、流下液膜によって内壁面
は冷却されると同時に作動流体の蒸発が活発に生じ、蒸
発部の内面の温度の低下が早い。そして蒸発部の内面温
度が下がった時点で第１液戻り管から作動液を散布する
から、作動液が内壁に均一に散布され、正常な作動状態
に早く達することができる。したがってこの発明の方法
では、作動液の供給を開始した直後でも作動液が活発に
蒸発して熱輸送を行うので、熱応答性が良好になる。

実　　施　　例 つぎにこの発明の方法を実施例に基づいて説明する。

第１図はこの発明で対象とする地熱採取用サーモサイホ
ン１を示す略解図であって、密閉管２の下端部は地中の
高温域３にまで挿入されて蒸発部４となっており、また
その上端部は熱交換コイル５を内蔵した凝縮部６に連通
され、この凝縮部６はある程度大きい内容積を備えてい
て液溜め部となっている。前記密閉管２の中心部には第
１液戻り管７が軸線方向に沿って配置されており、その
第１液戻り管７の下部の周壁には多数の小孔８が形成さ
れ、かつこの第１液戻り管７の上端部は第１開閉弁９を
介して凝縮部６に接続されている。

さらに凝縮部６には、第２開閉弁１０を介装した第２液
戻り管１１が接続されており、この第２液戻り管１１は
前記密閉管２の内面のうち蒸発部４より高い位置に開口
している。

そしてこのサーモサイホン１は、内部を真空脱気した状
態で水やフロンなどの目的温度範囲で蒸発および凝縮す
る流体が作動流体１２として封入されている。

上に述べたサーモサイホン１を対象としたこの発明の詳
細な説明すると、各開閉弁９．１０を閉じた停止状態に
おいては、液相の作動流体（作動液）１２は凝縮部６の
内部に溜っており、またこの状態では蒸発部４は作動流
体が存在しないことにより高温になっている。採熱を開
始するには先ず、前記第２開閉弁１０を開き、凝縮部６
内の作動液１２を第２液戻り管１１から密閉管２の内面
に沿って流下させる。その作動液１２は液膜となって流
下するから、高温の蒸発部４で作動流体がつぎつぎに蒸
発するので、蒸発部４の壁面温度は作動流体が熱を奪う
ことにより低下する。一方、熱交換コイル５に冷水など
を流しておけば、凝縮部６の温度が低くなるから、蒸発
部４で生じた作動流体蒸気はこの凝縮部６に流れた後に
熱交換コイル５に熱を与えて凝縮し、また熱交換コイル
５からは温水などの形で熱を出力することができる。

すなわち作動流体１２が蒸発潜熱として熱を輸送する。

以上のようにして第２液戻り管１１から作動液１２を供
給することによって蒸発部４の壁面温度がある程度低下
した後は、第１開閉弁９を開くとともに第２開閉弁１０
を閉じて、第１液戻り管７の小孔８から蒸発部４の壁面
に作動液１２を散布する。この場合、壁面温度が低いか
ら壁面に散布された作動液により均一に濡らすことがで
き、蒸発が生じ易くなる。

したがって上述した手順で始動操作を行えば、作動液１
２の液膜によって蒸発部４の壁面温度を下げるとともに
、その蒸発を活発に行わせ、しかる後に作動液１２を蒸
発部４の壁面に散布するから、始動時の蒸気発生量が多
く、熱応答性が良くなる。

発明の効果 以上の説明から明らかなようにこの発明の方法によれば
、ドライアウト状態の蒸発部に作動流体を供給し始めた
際に壁面温度を効率良く低下させ、散布した作動液が液
滴となって直接底部に落下することを防止しつつ作動流
体の蒸発を活発に行わせることができるので、始動時の
熱輸送量を充分確保し、熱応答性を向上させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の方法で対象とするサーモサイホンの
一例を示す略解図である。 １・・・サーモサイホン、　２・・・密閉管、　４・・
・蒸発部、　５・・・熱交換コイル、　６・・・凝縮部
、　７・・・第１液戻り管、　９・・・第１開閉弁、　
１０・・・第２開閉弁、　１１・・・第２液戻り管、　
１２・・・作動流体。 ＼ 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 蒸発潜熱として熱輸送する作動流体を封入した密閉管の
   下端部を高温の熱源に臨ませて蒸発部とするとともにそ
   の密閉管の上端部を外部に熱を奪って作動流体蒸気を凝
   縮させる凝縮部とし、かつ凝縮部で凝縮した作動流体を
   前記蒸発部の内壁面に散布するよう前記密閉管の中心部
   に第１液戻り管を設けるとともに凝縮部で凝縮した作動
   流体の一部を前記密閉管の内面に沿って流下させる第２
   液戻り管を密閉管の内面に開口させて設けた高温熱源用
   サーモサイホンを始動するにあたり、第２液戻り管から
   密閉管の内面に沿って液相の作動流体を流下させて蒸発
   部の内面温度を下げた後に第１液戻り管から蒸発部の内
   面に液相の作動流体を散布することを特徴とする高温熱
   源用サーモサイホンの始動方法。