JPH08327159A

JPH08327159A - 蒸気発生器

Info

Publication number: JPH08327159A
Application number: JP7158421A
Authority: JP
Inventors: Koichi Yamaguchi; 孝一山口; Yoshiharu Igawa; 義春井川; Naoji Isshiki; 尚次一色
Original assignee: Shiroki Corp
Current assignee: Shiroki Corp
Priority date: 1995-06-01
Filing date: 1995-06-01
Publication date: 1996-12-13

Abstract

(57)【要約】【目的】蒸気発生器30の温度低下による蒸気出力の低
下や出力不能を防止して複数の蒸気発生器30,30,・・30
の運転を支障無く行い得るようにする。【構成】太陽熱利用の蒸気発生管33と給水管11と蒸気
管21を備え、給水管11からの温水を蒸気発生管33内にて
蒸気にして蒸気管21へ送り出す蒸気発生器30であって、
給水管11の開口端のスピンドル弁344 と、蒸気発生管33
とは熱膨張率の異なる材料で形成され蒸気発生管33の一
端部に一端部を連結され且つ蒸気発生管33と平行に蒸気
発生管33内に設けられた棒342 と、蒸気発生管33と棒34
2 との熱膨張差による棒342 の他端部の変位に基づいて
スピンドル弁344 を開閉する弁開閉機構を備え、給水管
11からの給水量と蒸気管21への送り出し蒸気量をスピン
ドル弁344 のの開閉により平衡させる蒸気発生器30。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は太陽熱利用の発電機等に
用いられる蒸気発生器に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１は、太陽熱を利用して蒸気を発生
し、この蒸気によって発電機を運転するシステムの一例
を示す。図示のシステムでは、給水タンク51内から送り
出された水は、まず、予熱装置6 で予熱されて温水（８
５℃〜９５℃）にされ、次に、蒸気発生装置3 で加熱さ
れて蒸気（１３０℃程度）にされ、さらに、スーパーヒ
ート装置7 にて過熱蒸気（１５０℃程度）にされた後
に、蒸気発電機90へ送り込まれ、その後、給水タンク51
へ戻される。ここで、上記予熱装置6 、上記蒸気発生装
置3 、上記スーパーヒート装置7 には、各々、複数個の
予熱器（銅パイプ63・集熱ガラス管64）、複数個の蒸気
発生器30、複数個のスーパーヒート器（銅パイプ73・集
熱ガラス管74）が設けられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】給水管11と蒸気発生管
33と蒸気管21を備えた図１に示す蒸気発生器30では、給
水管11から送り込まれる水（温水）が、蒸気発生管33内
で太陽熱によって加熱されて蒸気にされ、この蒸気が、
蒸気発生管33の上部に設けられた開口から蒸気管21へ送
り出される。また、蒸気発生管33内への給水は、蒸気発
生管33内の蒸気圧と平衡するように行われる。

【０００４】蒸気発生装置3 では、一般に、上記のよう
な蒸気発生器30が複数個用いられている。つまり、１本
の給水ヘッダ管10から複数本の給水管11,11,・・11が分
岐され、各給水管11,11,・・11が各々対応する蒸気発生
管33,33,・・33に連通されるとともに、各蒸気発生管3
3,33,・・33の上部に設けられた開口に、各々対応する
蒸気管21,21,・・21が連通されている。このため、複数
個の蒸気発生器30に温度差が生じて何れかの蒸気発生器
30が相対的に低温になると、該低温となった蒸気発生管
33への給水量が増加し、その結果、当該蒸気発生器30の
温度が更に低下して、終には蒸気を発生できなくなると
いう問題がある。また、何れかの給水管11が詰まり、そ
の結果、他の給水管11,11,・・11に過剰に給水された場
合には、該他の給水管11,11,・・11からの蒸気出力が低
下するという問題もある。

【０００５】本発明は、複数個の蒸気発生器に温度差が
生じた場合に、該温度差を速やかに解消できるようにす
ることを目的とする。また、蒸気発生器の温度を一定に
維持することで蒸気出力の低下や出力不能を防止するこ
とを目的とする。また、蒸気の発生を容易にすることに
より、複数の蒸気発生器の温度を略同一に維持すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、太陽熱吸収手
段を有する蒸気発生管(33)と該蒸気発生管(33)と同方向
となるように該蒸気発生管(33)内へ挿入された給水管(1
1)と該蒸気発生管(33)の開口部に連通された蒸気管(21)
とを備え、前記給水管(11)から送り込まれる水を前記蒸
気発生管(33)内にて太陽熱により加熱して蒸気にして前
記蒸気管(21)へ送り出す蒸気発生器(30)であって、前記
給水管(11)の開口端部に設けられた弁(344) と、前記蒸
気発生管(33)と熱膨張率の異なる材料で形成され該蒸気
発生管(33)の一方の端部側に一端部を連結されるととも
に該蒸気発生管(33)と同方向となるように該蒸気発生管
(33)内に設けられた棒(342) と、前記蒸気発生管(33)と
前記棒(342) との熱膨張の差による該棒(342) の他端部
の変位を伝達されることにより前記弁(344) を開閉する
弁開閉機構とを備え、前記給水管(11)から送り込まれる
水量と前記蒸気管(21)へ送り出す蒸気量とを前記弁(34
4) の開閉によって平衡させる蒸気発生器(30)である。
また、上記に於いて、蒸気発生管(33)の内面に濡れ易く
するためのウイック(330) を設けたものである。

【０００７】

【作用】蒸気発生器(30)の温度が低下すると、棒(342)
の他端（蒸気発生管(33)に連結されていない端部）が熱
膨張率の差のため蒸気発生管(33)に対して相対的に変位
し、この変位により弁開閉機構が作動して弁(344) が閉
じる。その結果、蒸気発生管(33)内への給水量が減少し
て、該蒸気発生管(33)内の温度が上昇する。また、蒸気
発生管(33)内の温度が上昇して棒(342) の他端が逆方向
へ変位すると、弁開閉機構が弁(344) を開くように作動
し、これにより、蒸気発生管(33)内への給水量が増加し
て、該蒸気発生管(33)内の温度が低下する。このように
して、蒸気発生管(33)内は所望の温度・圧力に維持され
る。蒸気発生管(33)の内面にウイックを設けて濡れ易く
した発明では、更に蒸気が発生し易くなる結果、或る程
度給水量が増加した場合でも、該増加が吸収されて蒸気
が発生され続ける。

【０００８】

【実施例】図２は実施例の蒸気発生器30の構成を示す模
式図、図３は図２の要部を示す模式図である。図示のよ
うに、本蒸気発生器30は、蒸気発生管33と、該蒸気発生
管33の上部から所定長さ管内へ挿入された給水管11と、
該蒸気発生管33の上部の開口に連通された蒸気管21を有
する。

【０００９】蒸気発生管33は、給水管11から所定の圧力
で供給される温水を太陽熱で蒸気にして、上部の開口か
ら蒸気管21へ送り出すものである。このため、底部を下
蓋332 で封止されるとともに、上部を上蓋331 で封止さ
れており、上蓋331 には給水管11を挿入される開口と蒸
気管21に連通される開口が設けられている。また、内面
の略全面にはウィック330 が形成されて（但し図３では
ウィック330 の一部のみ図示している）濡れ易くされて
おり、内面に付着した温水を拡げることで蒸気化し易く
している。また、蒸気発生管33の外周と底部とは二重構
造の集熱ガラス管31で覆われており、太陽熱を効率的に
吸収でき、且つ、吸収した熱を外部へ逃がし難いように
されている。

【００１０】集熱ガラス管31は、有底で各々の上下が連
続されたガラス外管311 とガラス内管312 から成り、そ
の間隙は高真空とされている。また、ガラス内管312 の
外表面には、太陽放射スペクトル域で吸収が大きくて熱
放射スペクトル域で放射率が小さい特性の吸熱膜313 が
成膜されている。さらに、ガラス内管312 と蒸気発生管
33の間隙32には熱媒体としてのヒマシ油が充填されてお
り、集熱ガラス管31を通して吸収された太陽熱を蒸気発
生管33に伝え得るようにされている。なお、321 はヒマ
シ油を封止するためのＯリングであり、322 はヒマシ油
の熱膨張を吸収するための気体溜である。

【００１１】蒸気発生管33の上蓋331 の内側には蒸気発
生管33と同方向へ延びるように支持板341 が固定されて
おり、この支持板341 の下端部には連設板340 が揺動自
在に支持されている。さらに、この連設板340 には、支
持板341 と連設板340 の連結点（＝梃の支点）に近い側
（図中、左側）から順に、センサ棒342 の上端部、引張
スプリング343 の下端部、スピンドル弁344 の下端部が
連結されている。ここで、センサ棒342 とスピンドル弁
344 は、連設板340 に対して各々揺動自在に連結されて
いる。

【００１２】上記センサ棒342 は、例えば、カーボンフ
ァイバーやカーボンチューブ、或いはガラス管等、蒸気
発生管33より熱膨張率の小さな材料で形成され、その下
端部を連設板342aに揺動自在に連結されている。この連
設板342aは、調整棒342bを介して蒸気発生管33の下蓋33
2 に取付けられている。なお、蒸気発生管33は、例え
ば、銅管等、比較的熱膨張率の大きな材料で形成される
ものとする。

【００１３】このため、温度が上昇して蒸気発生管33が
熱膨張すると、該蒸気発生管33よりも熱膨張率が小さな
センサ棒342 の上端部（連設板340 との連結部）が蒸気
発生管33に対して相対的に下方へ変位して、連設板340
を支持板341 との連結点を支点として下方へ揺動させ
る。このため、連設板340 に下端部を揺動自在に連結さ
れているスピンドル弁344 も下方へ変位し、その結果、
スピンドル弁344 が開状態となり、もしくは開度が大き
くなる。これにより、給水管11からの給水が始まり、も
しくは給水量が増加する。

【００１４】逆に、太陽光の遮断や給水量の過剰により
蒸気発生器30の温度が下降して蒸気発生管33が収縮する
と、センサ棒342 の上端部（連設板340 との連結部）と
蒸気発生管33との相対的な変位が解消され始め、連設板
340 は支持板341 との連結点を支点として引張スプリン
グ343 の引張力により上方へ揺動し、スピンドル弁344
を上方へ押し上げる。このため、スピンドル弁344 の開
度が小さくなり、もしくは閉じる。これにより、給水管
11からの給水が減少し、もしくは停止する。なお、セン
サ棒342 が十分に剛性の有る材料で形成されている場合
は、引張スプリング343 の引張力ではなく、センサ棒34
2 の押上力で連設板340 を上記の如く上方へ揺動させて
もよい。

【００１５】上記に於いて、スピンドル弁344 の開度
は、調整棒342bに形成されている雄螺子342c（下蓋332
の対応箇所には雌螺子が形成されている）によって調整
棒342bの上下位置を調整することで、所望の値に設定可
能である。なお、調整棒342bの下端付近に取付けられて
いる部材342dはストッパである。

【００１６】上記実施例では、連設板340 を用いた梃の
原理により、スピンドル弁344 の変位量を大きくしてい
るが、上記発生管33とセンサ棒342 の熱膨張率の差が十
分に大きく、このため、変位量が十分に大きい場合は、
センサ棒で直接的にスピンドル弁を変位させてもよい。
また、上記実施例では、上記発生管33の熱膨張率がセン
サ棒342 の熱膨張率よりも大きい場合を述べているが、
逆の場合でも同様に構成することができる。即ち、セン
サ棒の熱膨張でスピンドル弁を閉じるようにしてもよ
い。

【００１７】次に、本上記発生器30を用いた太陽熱利用
上記発電システムの作用を、図１を参照して簡単に説明
する。

【００１８】給水タンク51内の水は、給水ポンプ52によ
り取り出され、逆止弁53、混合器54を通って予熱装置6
へ送られる。予熱装置6 は、給水ヘッダ管61から分岐さ
れる複数の銅管63,63,・・63内の水を、各々集熱ガラス
管64,64,・・64を通して吸収される太陽熱により８５℃
〜９５℃程度に加熱した後、送水ヘッダ管62へ合流させ
る装置である。合流された温水は高温タンク65に貯留さ
れ、その一部は循環ポンプ66により混合器54へ戻され、
残部は送水ポンプ67、逆止弁68を通って前述の蒸気発生
装置3 へ送られる。

【００１９】蒸気発生装置3 は、複数の上記発生器30,3
0,・・30を備えた装置であり、前述の如く作用して８５
℃〜９５℃程度の温水を１３０℃程度の蒸気にする。

【００２０】蒸気発生装置3 から送り出される１３０℃
程度の蒸気は、次に、スーパーヒート装置7 へ送られ、
蒸気ヘッダ管71から分岐される複数の銅管73,73,・・73
内にて、集熱ガラス管74を通して吸収される太陽熱によ
り更に加熱されて、１５０℃程度の過熱蒸気にされた
後、過熱蒸気ヘッダ管72に合流されて蒸気発電機90へ送
り込まれ、該発電機90にて発電に供される。その後は、
再び給水タンク51に戻されて、上述の過程が繰り返され
る。

【００２１】

【発明の効果】本発明では、蒸気発生管(33)と棒(342)
の熱膨張率の差による相対変位を利用して給水管(11)の
弁(344) を開閉することで蒸気発生管(33)内の温度が略
一定となるように給水量が制御されるため、共通の給水
ヘッダ管(10)と共通の蒸気ヘッダ管(20)に複数個の蒸気
発生管(33)を連通させる場合でも、各蒸気発生器(30)の
温度を一定に維持することができ、蒸気出力の低下や、
出力できなくなる異常事態を防止できる。また、蒸気発
生管(33)の内面にウイックを設けて濡れ易くした発明で
は、蒸気の発生が更に容易となるため、或る程度の給水
量の増加を吸収でき、温度低下を防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】蒸気発生器が設置される太陽熱発電システムの
構成を示す模式図。

【図２】実施例の蒸気発生器を示す模式図。

【図３】図２の要部を示す拡大模式図。

【符号の説明】

１０給水ヘッダ管１１給水管２０蒸気ヘッダ管２１蒸気管３蒸気発生装置３０蒸気発生器３１集熱ガラス管３２間隙３３蒸気発生管３３０ウイック３４０連設板３４１支持板３４２センサ棒３４３引張スプリング３４４スピンドル弁５１給水タンク６予熱装置７スーパーヒート装置９蒸気発電機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者一色尚次東京都世田谷区経堂２丁目29番６号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】太陽熱吸収手段を有する蒸気発生管(33)
と、該蒸気発生管(33)と同方向となるように該蒸気発生
管(33)内へ挿入された給水管(11)と、該蒸気発生管(33)
の開口部に連通された蒸気管(21)を備え、前記給水管(1
1)から送り込まれる水を前記蒸気発生管(33)内にて太陽
熱により加熱して蒸気にし、前記蒸気管(21)へ送り出す
蒸気発生器(30)であって、前記給水管(11)の開口端部に設けられた弁(344) と、前記蒸気発生管(33)と熱膨張率の異なる材料で形成さ
れ、該蒸気発生管(33)の一方の端部側に一端部を連結さ
れ、該蒸気発生管(33)と同方向となるように該蒸気発生
管(33)内に設けられた棒(342) と、前記蒸気発生管(33)と前記棒(342) との熱膨張の差によ
る該棒(342) の他端部の変位を伝達されることにより前
記弁(344) を開閉する弁開閉機構と、を備え、前記給水管(11)から送り込まれる水量と前記蒸
気管(21)へ送り出す蒸気量とを前記弁(344) の開閉によ
って平衡させる蒸気発生器。
【請求項２】請求項１に於いて、蒸気発生管(33)の内面に濡れ易くするためのウイック(3
30) を設けた、蒸気発生器。