JPH0681611A - ヒートパイプ発電装置 - Google Patents
ヒートパイプ発電装置Info
- Publication number
- JPH0681611A JPH0681611A JP23099192A JP23099192A JPH0681611A JP H0681611 A JPH0681611 A JP H0681611A JP 23099192 A JP23099192 A JP 23099192A JP 23099192 A JP23099192 A JP 23099192A JP H0681611 A JPH0681611 A JP H0681611A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- evaporator
- pipe
- condenser
- power
- working fluid
- 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.)
- Pending
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- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 熱サイホン発電を改良して動力回収効率を一
層向上させる。 【構成】 蒸発器２で発生した蒸気を第一のパイプ４で
凝縮器６に導き、凝縮器６で発生した凝縮液を第二のパ
イプ８で蒸発器２に還流させるようにして下部の蒸発器
２と上部の凝縮器６とを閉ループに接続したものにおい
て、蒸発器２の入り口側に、予熱器12と、発電機Ｇに連
結した膨張機関14等の動力発生装置とを設置する。
層向上させる。 【構成】 蒸発器２で発生した蒸気を第一のパイプ４で
凝縮器６に導き、凝縮器６で発生した凝縮液を第二のパ
イプ８で蒸発器２に還流させるようにして下部の蒸発器
２と上部の凝縮器６とを閉ループに接続したものにおい
て、蒸発器２の入り口側に、予熱器12と、発電機Ｇに連
結した膨張機関14等の動力発生装置とを設置する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、下部の蒸発器から熱
サイホンの原理で上部の凝縮器に作動流体蒸気を導き凝
縮器から蒸発器へ還流する凝縮液のもつエネルギーを動
力に変換して発電機を駆動するようにした熱サイホン発
電の改良に関する。
サイホンの原理で上部の凝縮器に作動流体蒸気を導き凝
縮器から蒸発器へ還流する凝縮液のもつエネルギーを動
力に変換して発電機を駆動するようにした熱サイホン発
電の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】熱サイホンを応用した発電システムは知
られている。図２は熱サイホン発電の原理を示し、低い
位置の蒸発器（２）と高い位置の凝縮器（６）が２本の
パイプ（４、８）でつながれ、内部の空気を排除して真
空とし、低沸点・低気化熱の作動流体を用い、凝縮器
（６）を雪解け水で冷却し蒸発器（２）を加熱すると、
沸騰した作動流体蒸気が一方のパイプ（４）を上昇し、
凝縮器（６）で液化して他方のパイプ（８）を流下して
持続的な還流が生じる。熱サイホン発電はこの流下する
作動流体の力で水車（10）を回し発電するものである。
（日本雪氷学会「雪氷」49巻３号1987年９月、秋田県自
然エネルギー開発協会「秋田の自然エネルギー第16号」
1992年）
られている。図２は熱サイホン発電の原理を示し、低い
位置の蒸発器（２）と高い位置の凝縮器（６）が２本の
パイプ（４、８）でつながれ、内部の空気を排除して真
空とし、低沸点・低気化熱の作動流体を用い、凝縮器
（６）を雪解け水で冷却し蒸発器（２）を加熱すると、
沸騰した作動流体蒸気が一方のパイプ（４）を上昇し、
凝縮器（６）で液化して他方のパイプ（８）を流下して
持続的な還流が生じる。熱サイホン発電はこの流下する
作動流体の力で水車（10）を回し発電するものである。
（日本雪氷学会「雪氷」49巻３号1987年９月、秋田県自
然エネルギー開発協会「秋田の自然エネルギー第16号」
1992年）
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、熱
サイホン発電を改良して動力回収効率を一層向上させる
ことにある。
サイホン発電を改良して動力回収効率を一層向上させる
ことにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この発明は、蒸発器で発
生した蒸気を第一のパイプで凝縮器に導き、凝縮器で発
生した凝縮液を第二のパイプで蒸発器に還流させるよう
にして下部の蒸発器と上部の凝縮器とを閉ループに接続
したものにおいて、蒸発器入り口側に、予熱器と、発電
機に連結した動力発生装置とを設置した。動力発生装置
としては、膨張機関あるいは水車と膨張機関の組合せを
採用することができる。
生した蒸気を第一のパイプで凝縮器に導き、凝縮器で発
生した凝縮液を第二のパイプで蒸発器に還流させるよう
にして下部の蒸発器と上部の凝縮器とを閉ループに接続
したものにおいて、蒸発器入り口側に、予熱器と、発電
機に連結した動力発生装置とを設置した。動力発生装置
としては、膨張機関あるいは水車と膨張機関の組合せを
採用することができる。
【０００５】
【作用】蒸発器入り口側の圧力の高い凝縮液を予熱器で
加熱した上で膨張させることにより、作動流体のＰｈ線
図において、膨張過程で作動流体がたどる等エントロピ
ー線が湿り域に入り、エンタルピの変化量が大きくな
る。したがって、この凝縮液のもつ熱エネルギーを膨張
機関で動力に変換すると、単に凝縮器からの凝縮液の位
置エネルギーを水車で動力に変換するのに比べて回収動
力が増加する。
加熱した上で膨張させることにより、作動流体のＰｈ線
図において、膨張過程で作動流体がたどる等エントロピ
ー線が湿り域に入り、エンタルピの変化量が大きくな
る。したがって、この凝縮液のもつ熱エネルギーを膨張
機関で動力に変換すると、単に凝縮器からの凝縮液の位
置エネルギーを水車で動力に変換するのに比べて回収動
力が増加する。
【０００６】
【実施例】以下、図面に従って本発明の実施例を説明す
る。なお、図１（ａ）における○付き数字は図１（ｂ）
中の○付き数字と対応する。また、図２に関連して既述
したものと実質上同一の要素は同一の符号を付してあ
る。
る。なお、図１（ａ）における○付き数字は図１（ｂ）
中の○付き数字と対応する。また、図２に関連して既述
したものと実質上同一の要素は同一の符号を付してあ
る。
【０００７】図１（ａ）に示すように、低い位置の蒸発
器（２）と高い位置の凝縮器（６）が２本のパイプ
（４、８）でつながれて閉ループを構成しており、この
閉ループ内を作動流体が相変化をしながら循環する。蒸
発器（２）の入り口側には、予熱器（12）と、膨張機関
（14）が設置してある。この実施例では予熱器（12）は
蒸発器（２）の加熱源を共用している。膨張機関（14）
としては、たとえばスクリュー膨張機を使用することが
できる。また、パイプ（４、８）は離して図示してある
が、二重管を形成させることもできる。
器（２）と高い位置の凝縮器（６）が２本のパイプ
（４、８）でつながれて閉ループを構成しており、この
閉ループ内を作動流体が相変化をしながら循環する。蒸
発器（２）の入り口側には、予熱器（12）と、膨張機関
（14）が設置してある。この実施例では予熱器（12）は
蒸発器（２）の加熱源を共用している。膨張機関（14）
としては、たとえばスクリュー膨張機を使用することが
できる。また、パイプ（４、８）は離して図示してある
が、二重管を形成させることもできる。
【０００８】作動流体は蒸発器（２）で温泉水等の熱源
から熱を奪って蒸発し（）、発生した作動流体蒸気は
パイプ（４）の下部に流入し、断熱膨張して（→）
パイプ（４）内を上昇し、パイプ（４）の上部から凝縮
器（６）に入る。凝縮器（６）で作動流体蒸気は雪解け
水等の冷却水に熱を与えて凝縮し（）、タンク（16）
内に液化した作動流体が溜まる。この作動流体液はパイ
プ（８）内を予熱器（12）に向かって流下するのである
が、パイプ（８）の作動流体は位置エネルギーによって
加圧される（）。予熱器（12）を経て予熱（→）
された作動流体液は膨張機関（14）に流入し、膨張機関
（14）内を膨張しながら進む（→）。これにより膨
張機関（14）は回転力を与えられ、発電機（Ｇ）を回転
駆動する。膨張機関（14）から排出された作動流体は再
び蒸発器（２）に送られて（→）サイクルを完了す
る。作動流体の循環量はパイプ（８）に設けられたバル
ブ（18）を操作することにより調節することができる。
から熱を奪って蒸発し（）、発生した作動流体蒸気は
パイプ（４）の下部に流入し、断熱膨張して（→）
パイプ（４）内を上昇し、パイプ（４）の上部から凝縮
器（６）に入る。凝縮器（６）で作動流体蒸気は雪解け
水等の冷却水に熱を与えて凝縮し（）、タンク（16）
内に液化した作動流体が溜まる。この作動流体液はパイ
プ（８）内を予熱器（12）に向かって流下するのである
が、パイプ（８）の作動流体は位置エネルギーによって
加圧される（）。予熱器（12）を経て予熱（→）
された作動流体液は膨張機関（14）に流入し、膨張機関
（14）内を膨張しながら進む（→）。これにより膨
張機関（14）は回転力を与えられ、発電機（Ｇ）を回転
駆動する。膨張機関（14）から排出された作動流体は再
び蒸発器（２）に送られて（→）サイクルを完了す
る。作動流体の循環量はパイプ（８）に設けられたバル
ブ（18）を操作することにより調節することができる。
【０００９】図示は省略したが、膨張機関（14）から排
出された作動流体は気液混相（湿り蒸気）であるため、
気液分離器を配置して気相はパイプ（４）へ導き、液相
だけを蒸発器（２）に導くようにすることもできる。な
お、図２の場合と同様に、膨張機関（14）を出た作動流
体を一旦パイプ（４）に導き、パイプ（４）の底部に溜
まった液相の作動流体を蒸発器（２）に導くようにして
もよい。
出された作動流体は気液混相（湿り蒸気）であるため、
気液分離器を配置して気相はパイプ（４）へ導き、液相
だけを蒸発器（２）に導くようにすることもできる。な
お、図２の場合と同様に、膨張機関（14）を出た作動流
体を一旦パイプ（４）に導き、パイプ（４）の底部に溜
まった液相の作動流体を蒸発器（２）に導くようにして
もよい。
【００１０】図１（ｂ）から分かるように、等エントロ
ピ線が湿り域では液相におけるよりも大きく傾いている
ことから、蒸発器（２）入り口側の圧力の高い凝縮液を
加熱（→）した上で膨張させると（→）、単に
パイプ（８）内の凝縮液の位置エネルギーを水車で動力
に変換する場合（図２（ｂ））よりもエンタルピの変化
量が大きく、したがって、より大きな出力が得られるも
のである。
ピ線が湿り域では液相におけるよりも大きく傾いている
ことから、蒸発器（２）入り口側の圧力の高い凝縮液を
加熱（→）した上で膨張させると（→）、単に
パイプ（８）内の凝縮液の位置エネルギーを水車で動力
に変換する場合（図２（ｂ））よりもエンタルピの変化
量が大きく、したがって、より大きな出力が得られるも
のである。
【００１１】次に、水車で凝縮液の位置エネルギーを動
力に変換する場合（比較例：図２）と、膨張機関で凝縮
液の熱エネルギーを動力に変換する場合（本発明、図
１）とで、動力回収効率がどれだけ相違するかみるた
め、温水温度95 ℃、温水流量100m3/h、凝縮温度35
℃、作動流体Ｒ-123といった条件で比較すると、発電出
力が比較例の場合は104kWであるのに対し本発明の場合
は251kWとなり、約140%の出力向上が期待できることが
分かる。
力に変換する場合（比較例：図２）と、膨張機関で凝縮
液の熱エネルギーを動力に変換する場合（本発明、図
１）とで、動力回収効率がどれだけ相違するかみるた
め、温水温度95 ℃、温水流量100m3/h、凝縮温度35
℃、作動流体Ｒ-123といった条件で比較すると、発電出
力が比較例の場合は104kWであるのに対し本発明の場合
は251kWとなり、約140%の出力向上が期待できることが
分かる。
【００１２】図示し、かつ、上述した実施例では動力発
生装置として膨張機関（14）のみをしようしているが、
他の実施例として水車（10、図２（ａ））と膨張機関
（14）を併設することもできる。この場合、水車で位置
エネルギーを動力に変換して発電を行い、その結果ある
程度圧力の低下した作動流体を膨張機関で膨張させて動
力に変換する。
生装置として膨張機関（14）のみをしようしているが、
他の実施例として水車（10、図２（ａ））と膨張機関
（14）を併設することもできる。この場合、水車で位置
エネルギーを動力に変換して発電を行い、その結果ある
程度圧力の低下した作動流体を膨張機関で膨張させて動
力に変換する。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように、この発明は、蒸発
器で発生した蒸気を第一のパイプで凝縮器に導き、凝縮
器で発生した凝縮液を第二のパイプで蒸発器に還流させ
るようにして下部の蒸発器と上部の凝縮器とを閉ループ
に接続したものにおいて、の蒸発器入り口側に、予熱器
と、発電機に連結した動力発生装置とを設置したもので
あるから、凝縮器からの凝縮液の位置エネルギーを水車
で動力に変換するのに比べて回収動力が大幅に増加す
る。
器で発生した蒸気を第一のパイプで凝縮器に導き、凝縮
器で発生した凝縮液を第二のパイプで蒸発器に還流させ
るようにして下部の蒸発器と上部の凝縮器とを閉ループ
に接続したものにおいて、の蒸発器入り口側に、予熱器
と、発電機に連結した動力発生装置とを設置したもので
あるから、凝縮器からの凝縮液の位置エネルギーを水車
で動力に変換するのに比べて回収動力が大幅に増加す
る。
【図１】本発明の実施例を示すブロック線図（ａ）およ
びＰｈ線図（ｂ）である。
びＰｈ線図（ｂ）である。
【図２】従来例を示すブロック線図（ａ）およびＰｈ線
図（ｂ）である。
図（ｂ）である。
２ 蒸発器 ４ パイプ ６ 凝縮器 ８ パイプ 12 予熱器 14 膨張機関
Claims (1)
- 【請求項１】 蒸発器で発生した蒸気を第一のパイプで
凝縮器に導き、凝縮器で発生した凝縮液を第二のパイプ
で蒸発器に還流させるようにして下部の蒸発器と上部の
凝縮器とを閉ループに接続したものにおいて、蒸発器入
り口側に、予熱器と、発電機に連結した動力発生装置と
を設置したことを特徴とするヒートパイプ発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23099192A JPH0681611A (ja) | 1992-08-31 | 1992-08-31 | ヒートパイプ発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23099192A JPH0681611A (ja) | 1992-08-31 | 1992-08-31 | ヒートパイプ発電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0681611A true JPH0681611A (ja) | 1994-03-22 |
Family
ID=16916526
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23099192A Pending JPH0681611A (ja) | 1992-08-31 | 1992-08-31 | ヒートパイプ発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0681611A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009042726A1 (en) * | 2007-09-24 | 2009-04-02 | David Baker | Heat concentrator piston and chamber |
| JP2009531594A (ja) * | 2006-03-31 | 2009-09-03 | ボルター，クラウス | エネルギーを変換する方法、装置およびシステム |
| JP2021500504A (ja) * | 2017-10-27 | 2021-01-07 | スピラックス‐サルコ リミテッド | 熱機関 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5332248A (en) * | 1976-09-07 | 1978-03-27 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Generator by low temperature difference |
| JPS5647684A (en) * | 1979-09-21 | 1981-04-30 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | Method of generating electricity utilizing natural force and generator |
| JPS637243A (ja) * | 1986-06-26 | 1988-01-13 | Sabun Kogyosho:Kk | ボ−ルスライドウエイ |
-
1992
- 1992-08-31 JP JP23099192A patent/JPH0681611A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5332248A (en) * | 1976-09-07 | 1978-03-27 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Generator by low temperature difference |
| JPS5647684A (en) * | 1979-09-21 | 1981-04-30 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | Method of generating electricity utilizing natural force and generator |
| JPS637243A (ja) * | 1986-06-26 | 1988-01-13 | Sabun Kogyosho:Kk | ボ−ルスライドウエイ |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009531594A (ja) * | 2006-03-31 | 2009-09-03 | ボルター，クラウス | エネルギーを変換する方法、装置およびシステム |
| US8393153B2 (en) | 2006-03-31 | 2013-03-12 | Klaus Wolter | Method, device, and system for converting energy |
| WO2009042726A1 (en) * | 2007-09-24 | 2009-04-02 | David Baker | Heat concentrator piston and chamber |
| JP2021500504A (ja) * | 2017-10-27 | 2021-01-07 | スピラックス‐サルコ リミテッド | 熱機関 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19960227 |