JPH0545849B2 - - Google Patents

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【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ユーブまで導き、この放熱
チユ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つて凝縮液溜内の凝
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
て放熱チユ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１
１ａが封入されており、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は放熱チユーブであり、熱気発生器１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があい
ている。１３は放熱チユーブ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１内への熱媒液１１ａの封入量が液
量センサ２１の位置以上であれば、運転スイツチ
を入れると、燃料弁１６が開き、燃料供給管１７
から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１内の圧力が大気圧以上となつたと
きに熱媒蒸気が蒸気管６を通つて放熱チユーブ１
２に送出され熱媒蒸気は放熱チユーブ１２の周囲
流体に潜熱を与えて凝縮し、凝縮液は凝縮液管１
３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１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１
１ｃが大気圧の作用下で凝縮液管１３、放熱チユ
ーブ１２、蒸気管６を通つて蒸気発生器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
ものであつた。

上記従来例では蒸気発生器１内の熱媒温度が蒸
気発生器体と平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１
１ａ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
１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、熱エネルギを放出しなけ
ればならないという問題があつた。

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つた。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つていた。

［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継続しながら
還液を行なうことによつてロスタイムをなくし、
かつ熱のロスを最小限にとどめ、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
して放熱チユーブまで導き、この放熱チユーブに
おいて凝縮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
く減圧作用によつ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ユー
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つて蒸気発生器
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
熱チユ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、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。

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ツド圧により蒸気発
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
凝縮液流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
気となつて蒸気管から放熱チユーブに流れ始め
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開いていた
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１１ａが封入されている。１２は放熱チユー
ブであり、この放熱チユーブ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１内の熱媒液１１
ａ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
ずる栓である。１０は蒸気発生器を加熱するため
のガスバーナである。１３は放熱チユーブ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１１ｃ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。

装置を装置後、初めて運転する際には、蒸気発
生器１、液溜２、蒸気管６、放熱チユーブ１２、
凝縮液管１３、液管３、連結管４の容積の総量に
等しいか、やや多目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。
運転スイツ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１１ａ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を通り放熱チユーブ１
２に導かれる。このとき蒸気管６、放熱チユーブ
１２内にあつた空気は凝縮液管１３を経て大気連
通口１５より大気中に放出される。通常時には、
蒸気発生器１、液溜２、および管路６，１２，１
３は熱媒液で満たされた状態になつている。この
場合、運転スイツチを入れて、蒸気発生器１内が
大気圧以上となると、蒸気管６、放熱チユーブ１
２内の熱媒液はまず凝縮液溜１４に排出され、そ
の後、熱媒蒸気が放熱チユーブ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
ユーブ１２に搬送され続け、放熱チユーブ１２で
周囲の流体（暖房の場合は室内空気、追いだきの
場合は浴場）と熱交換して凝縮し、凝縮液管１３
を通つて凝縮液溜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の中に浸つているために、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１１
ｂ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１内の熱媒液温度は、電磁弁５を開
放する直前の熱媒液１１ａ，１１ｂ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、１１ｂ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１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１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１に温
度センサ７ａを取り付けて、凝縮液の還流時に一
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
すれば放熱チユーブ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をサーモスタツト弁の感温部
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、１
９は蒸気管６の放熱チユーブ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１
９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１の
低液位レベルになるよう、蒸気発生器１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に配置されてい
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
チユーブ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１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１および液溜２内は、ほぼ飽和状
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１１ｃ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を通つ
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
となつている。

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系路を
蒸気管とは別の系路としたものである。

第３図において符号の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。１
２は放熱チユーブであり、この放熱チユーブ１２
の入口と蒸気発生器１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。放熱チユー
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、そ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
１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が取り付けられてい
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２２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、放熱チユーブ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、やや多目の熱媒液を用
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。

運転スイツチを入れるとガスバーナ１０で燃焼
が開始し、蒸気発生器１内の熱媒液１１ａが加熱
され、熱媒液１１ａ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を通り放熱チユーブ
１２に導かれる。このとき、蒸気管６および放熱
チユーブ１２内にあつた空気は凝縮液管１３を経
て大気連通口１５より大気中に放出される。通常
時は、蒸気発生器１、液溜２、液管３、連結管
４、蒸気管６、放熱チユーブ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
つている。この場合、運転スイツチを入れて、蒸
気発生器１内が大気圧以上になると、蒸気管６お
よび放熱チユーブ１２内の熱媒液は、まず凝縮液
溜１４に排出され、その後、熱媒蒸気が放熱チユ
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
ユーブ１２に搬送され続け、放熱チユーブ１２で
周囲の流体（暖房の場合は室内空気、追いだきの
場合は給湯）と熱交換して凝縮し、凝縮液管１３
を通つて凝縮液溜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、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３′は熱媒液１１ａの中に浸つている
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１内の熱媒液温度は、電磁弁５を開
放する直前の熱媒液１１ａ，１１ｂ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、１１ｂ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１の加熱を中断することなく還流管２１を
通つて液溜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は閉となつて
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に還流する経路として、還流管２１
が確保されているので、液溜２内の低温熱媒液１
１ｂ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
達すれば放熱チユーブ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をサーモスタツト弁の感温部
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１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てので、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液蒸気と入れ
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（ヘツド
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、還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、よつて高性能な
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
送装置（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、１２……放熱チユーブ、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
   由して放熱チユーブまで導き、この放熱チユーブ
   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つ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
   ユ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つて蒸気発生器
   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
   放熱チユ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ツ
   ト弁の感温部とし、連結管に取り付ける制御弁を
   前記サーモスタツ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。