JPH0718555B2 - 熱搬送装置の運転方法 - Google Patents

Description

【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
由して放熱チューブまで導き、この放熱チューブにおい
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
記蒸気発生器内の減圧作用によって凝縮液溜内の凝縮液
を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
して放熱チュ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）の運転方法に関する
ものである。

［従来技術とその問題点］ 第４図は従来の複管式蒸気搬送装置を示し、符号の１は
蒸気発生器であり、その内部には熱媒液12aが封入され
ている。16は熱媒液12a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。３は放熱チ
ューブであり、蒸気発生器１の頂部と放熱チューブ３と
は蒸気管２により接続されている。６は凝縮液溜であ
り、その上部には大気との連通口７があいている。４は
放熱チューブ３の出口と凝縮液溜６とを結ぶ凝縮液管で
あり、この凝縮液管４の末端は前記凝縮液溜６の底部に
開口している。５は凝縮液管４の途中に介装された逆止
弁である。８は凝縮液溜６の底部と蒸気発生器１の底部
とを結ぶ還液管であり、この還液管８の途中には逆止弁
９が取り付けられている。

14は燃料供給管13の途中に介装された燃料弁であり、15
は前記蒸気発生器１を加熱するためのバーナである。

この従来例において運転スイッチを入れると、燃料弁14
が開いて燃焼を開始し、蒸気発生器１内の熱媒液12aを
加熱する。

蒸気発生器１内の圧力が大気圧以上になると、熱媒蒸気
は蒸気管２を通って放熱チューブ３に送出され、熱媒蒸
気は放熱チューブ３の周囲の流体に潜熱を与えて凝縮
し、この凝縮液は凝縮液管４を通って凝縮液溜６に吐出
し、ここにためられる。凝縮液溜６内の凝縮液12bにか
かる圧力は、大気連通口７により、常に大気圧に保たれ
ている。

なお、蒸気発生器１内の熱溶媒液12aは逆止弁９の作用
により、蒸気発生器１から凝縮液溜６の方向に流れるこ
とはない。

運転が継続し、蒸気発生器１内の熱媒液12aの量が液量
センサ16の位置以下になると、液量センサ16からの信号
により、燃料分14が閉止して蒸気発生器１の加熱を停止
する。蒸気発生器１および放熱チューブ３間の熱媒は飽
和状態にあるとみなしうるので、熱媒温度に対応する飽
和蒸気圧となり、温度の高い蒸気発生器１から、なおも
熱媒蒸気が放熱チューブ３に向かって流出し、その結
果、蒸気発生器１内の熱媒液12aは蒸発潜熱を奪われて
急速に温度降下し、従って減圧する。凝縮液管４の途中
に取り付けられた逆止弁５は加熱停止直後、放熱チュー
ブ３内の減圧が急速に進むため閉止する。

熱媒として水を使用する場合、蒸気発生器１内の熱媒温
度が100℃以下になると、圧力が大気圧以下となるの
で、還液管８の途中に取り付けた逆止弁９が開いて、凝
縮液溜６にためられた凝縮液（熱媒液）12bが還液管８
を通って蒸気発生器１に流入し始める。

一旦、凝縮液の還流が始まると、凝縮液温度は、たとえ
ば50〜60℃と低いので、蒸気発生器１内は熱媒液12aの
温度に対応する飽和蒸気圧にまで急速に減圧し、還流が
促進され、燃焼停止後10〜20秒間で凝縮液12bの蒸気発
生器１への還流を終える。

還流終了後再び燃料弁14を開いて加熱を開始すると、蒸
気発生器１内に発生した蒸気は放熱チューブ３側へと流
れて熱搬送を始める。

上記従来例では、凝縮液溜６にためられた凝縮液12bを
蒸気発生器１に還流させるために、10〜20秒間蒸気発生
器１の加熱を中断しなくてはならず、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
さいという問題があった。

また、液量センサ16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電極を用いる例が多いが、電極
の腐食消耗や不純物の付着堆積に起因する誤動作が問題
となっていた。

［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
的は特別な液量検出手段を用いずに蒸気発生器の加熱を
継続しながら還液を行なわせることによってロスタイム
をなくし、かつ熱のロスを最小限にとどめるようにする
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。

加熱源を有する蒸気発生器と、この蒸気発生器で発生し
た熱媒蒸気を周囲の流体と熱交換させるための放熱チュ
ーブと、前記蒸気発生器の頂部と前記放熱チューブとを
接続する蒸気管と、前記放熱チューブで凝縮した熱媒の
凝縮液をためておく大気圧型の凝縮液溜と、前記放熱チ
ューブの出口と前記凝縮液溜とを接続する凝縮液管と、
前記凝縮液管の途中に介装された逆止弁と、前記蒸気発
生器と前記凝縮液溜とを接続する還液管と、前記還液管
の途中に介装された逆止弁とから構成される熱搬送装置
において、 加熱源を連続的に駆動して蒸気発生器内を空だき状態に
形成して、蒸気発生器内で発生する蒸気の発生量を減少
させることにより、放熱チューブ側の凝縮能力を相対的
に過剰な状態に形成し、この結果蒸気発生器内の圧力を
急激に降下させて凝縮得溜にためられた凝縮液を圧力差
により還液管を通して蒸気発生器内に還液させ、再びこ
の還流した凝縮液を加熱して蒸気を発生させる熱搬送装
置の運転方法。

上記本発明によると、上記発生器内の熱媒液の量に関係
なく、上記発生器の加熱が継続され、熱媒液の量が極め
て少量になったとき、蒸気発生器の一部が過加熱つまり
空だき状態となって蒸発量が減少する。この結果、放熱
チューブの凝縮能力は変わらないので、放熱チューブに
おける凝縮量が蒸気発生器の蒸発量を上回り、放熱チュ
ーブ内が急速に減圧の状態となる。同時に蒸気発生器内
圧力も降下し、大気圧以下となったときに、凝縮液溜に
ためられていた凝縮液が還液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
還液が終わり、再び温度上昇し、飽和蒸気となって蒸気
管から放熱チューブに流れ始める。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12a
が入っている。３は放熱チューブであり、蒸気発生器１
の頂部と放熱チューブ３とは蒸気管２で接続されてい
る。６は凝縮液溜であり、その上部には大気との連通口
７があいている。４は放熱チューブ３の出口と凝縮液溜
６とを結ぶ凝縮液管であり、この凝縮液管４は凝縮液溜
６の底部に接続されている。５は凝縮液管４の途中に介
装された逆止弁である。８は凝縮液溜６の底部と蒸気発
生器１の下部とを結ぶ還液管であり、この還液管８の途
中に逆止弁９が取り付けられている。14は燃料供給管13
の途中に介装された燃料弁であり、15はバーナである。
10は始運転時に熱媒液を蒸気発生器１に注入するための
注液口であり、11は栓である。

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、蒸
気管２、放熱チューブ３、凝縮液管４、および還液管８
の容積の総量に等しいか、やや多目の熱媒液を用意し
て、蒸気発生器１の頂部に設けられた注液口10の栓11を
開いて蒸気発生器１が熱媒液で満たされるまで注入し、
その後栓11を閉じる。残りの熱媒液は凝縮液溜６に大気
連通口７から注ぎ入れる。運転スイッチを入れるとガス
バーナ15で燃焼を開始し、蒸気発生器１内の熱媒液12a
が加熱され、熱媒液12a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２を通り放熱チューブ３に導か
れる。このとき蒸気管２および放熱チューブ３内にあっ
た空気は凝縮液管４を経て大気連通口７より大気中に放
出される。通常時は、蒸気発生器１、蒸気管２、放熱チ
ューブ、凝縮液管４および還液管は熱媒液で満たされた
状態になっている。この場合、運転スイッチを入れて、
蒸気発生器１内が大気圧以上になると、蒸気管２および
放熱チューブ３内の熱媒液はまず凝縮液溜６に排出さ
れ、その後、熱媒蒸気が放熱チューブ３に搬送される。

蒸気発生器１内の熱媒液12aの量が極めて少量に減少す
るまで熱媒蒸気は放熱チューブ３に搬送され続け、放熱
チューブ３で周囲の流体（たとえば、暖房の場合は室内
空気、追いだきの場合は浴湯）と熱交換して凝縮し、凝
縮液管４を通って凝縮液溜６に吐出し、ためられる。凝
縮液12bの表面は大気連通口７により大気圧に保たれて
いる。

蒸気搬送中、逆止弁９は閉止、逆止弁５は開放の状態に
なっている。

蒸気発生器１内の熱媒液12aの量が極めて少量になる
と、蒸気発生器１の一部で空だき状態を生じ、蒸気の発
生量が減少する。放熱チューブ３の凝縮能力は変わらな
いので、放熱チューブ３における熱媒蒸気の凝縮量が、
蒸気発生器１における蒸発量を超えるために、放熱チュ
ーブ３は急速に減圧状態となり、同時に、蒸気発生器１
内の圧力も降下する。

蒸気発生器１内の圧力が大気圧以下にまで降下したとき
に、逆止弁９が開いて、液面に大気圧を受けている凝縮
液溜６にためられていた凝縮液12bが蒸気発生器１に還
流を始める。ひとたび凝縮液の還流が始まれば、蒸気発
生器１内の温度は急速に下げられるため、還液は一層促
進される。還液時も、蒸気発生器１の加熱は継続されて
おり、熱媒液12aが再び大気圧下の沸点に到達すると蒸
気を放熱チューブ３に送出する。

以上の繰り返しで熱媒蒸気を放熱チューブに搬送するも
のである。

第２、３図は蒸気発生器１内の熱媒液の量が少量になっ
たときの空だき状態を惹起させるための蒸気発生器１の
形状例を示し、第２図においては底部に段部が形成して
あり、熱媒液12aの量が空だき面1aを切ると空だきとな
る。又、第３図においては底部を湾曲してあり、熱媒液
12aがこの湾曲面1aすなわち、空だき面にかかると空だ
き状態となり、過加熱を生じる。

［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。

蒸気発生器内の熱媒液が極めて少量に減少したときに、
蒸気発生器内に空だき状態を生じさせて熱媒の蒸発量を
減少し、一方、放熱チューブの凝縮能力を相対的に過大
に形成して蒸気発生器内の圧力を急速に降下させて、大
気圧以下となったときに、凝縮液を凝縮液溜から蒸気発
生器内に還流させる。この結果、蒸気発生器内の熱媒液
の量に関係なく加熱を継続できるので、熱搬送の中断時
間（ロスタイム）が短く、特別な液量検出手段を用いる
必要もない。又、熱搬送（蒸気搬送）システムが簡単に
構成でき、しかも蒸気発生器内に液量センサを取り付け
ないので、装置の信頼性と運転性能を向上させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の説明図、第２、３図は蒸気発生器
の形状の一例を示す実施例図、第４図は従来の熱搬送装
置の説明図である。 １……蒸気発生器、２……蒸気管、 ３……放熱チューブ、４……凝縮液管、 ６……凝縮液溜、８……還液管、 15……ガスバーナ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加熱源を有する蒸気発生器と、この蒸気発
   生器で発生した熱媒蒸気を周囲の流体と熱交換させるた
   めの放熱チューブと、前記蒸気発生器の頂部と前記放熱
   チューブとを接続する蒸気管と、前記放熱チューブで凝
   縮した熱媒の凝縮液をためておく大気圧型の凝縮液溜
   と、前記放熱チューブの出口と前記凝縮液溜とを接続す
   る凝縮液管と、前記凝縮液管の途中に介装された逆止弁
   と、前記蒸気発生器と前記凝縮液溜とを接続する還液管
   と、前記還液管の途中に介装された逆止弁とから構成さ
   れる熱搬送装置において、 加熱源を連続的に駆動して蒸気発生器内を空だき状態に
   形成して、蒸気発生器内で発生する蒸気の発生量を減少
   させることにより、放熱チューブ側の凝縮能力を相対的
   に過剰な状態に形成し、この結果蒸気発生器内の圧力を
   急激に降下させて凝縮液溜にためられた凝縮液を圧力差
   により還液管を通して蒸気発生器内に還液させ、再びこ
   の還流した凝縮液を加熱して蒸気を発生させる熱搬送装
   置の運転方法。