JPH08557B2 - 深海用耐圧殻入り熱機関発電システムの非常用排熱装置 - Google Patents
深海用耐圧殻入り熱機関発電システムの非常用排熱装置Info
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- JPH08557B2 JPH08557B2 JP4315744A JP31574492A JPH08557B2 JP H08557 B2 JPH08557 B2 JP H08557B2 JP 4315744 A JP4315744 A JP 4315744A JP 31574492 A JP31574492 A JP 31574492A JP H08557 B2 JPH08557 B2 JP H08557B2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
- F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
- F28D15/0275—Arrangements for coupling heat-pipes together or with other structures, e.g. with base blocks; Heat pipe cores
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
- F28F2013/005—Thermal joints
- F28F2013/008—Variable conductance materials; Thermal switches
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- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば潜水調査船や
海洋開発等における極めて有効で、かつ長期的な動力源
として期待されているところの、原子炉やラジオアイソ
トープ（以下、ＲＩと称する）を熱源とした熱機関発電
システムや熱電気発電システム、あるいは熱電子発電シ
ステム等のように、熱エネルギを電気エネルギに変換す
る熱発電システムのうち、ＲＩを熱源とした熱機関発電
システムにおいて、機関が故障などにより停止した際
に、その熱源から放熱部へ熱を輸送して熱源を冷却する
ようになされている深海用耐圧殻入り熱機関発電システ
ムの非常用排熱装置に関するものである。
海洋開発等における極めて有効で、かつ長期的な動力源
として期待されているところの、原子炉やラジオアイソ
トープ（以下、ＲＩと称する）を熱源とした熱機関発電
システムや熱電気発電システム、あるいは熱電子発電シ
ステム等のように、熱エネルギを電気エネルギに変換す
る熱発電システムのうち、ＲＩを熱源とした熱機関発電
システムにおいて、機関が故障などにより停止した際
に、その熱源から放熱部へ熱を輸送して熱源を冷却する
ようになされている深海用耐圧殻入り熱機関発電システ
ムの非常用排熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】原子炉やＲＩを熱源とした深海用耐圧殻
入り熱機関発電システムにおいては、熱源が１０００℃
前後の高温状態にある一方、放熱部を構成する耐圧殻は
０〜１００℃程度の低温状態にあり、通常は、ソジュー
ムなどを作動媒体として１００ ０℃前後の高温域で作動
する高温側ヒートパイプにより熱源から熱機関へ熱を輸
送し、発電機で熱エネルギーを電気エネルギーに変換し
た後、水などを作動媒体として１００℃程度の低温域で
作動する低温側ヒートパイプにより耐圧殻の放熱部へ熱
を輸送して海水中へ放熱するといったように動作する。
ところが、例えば発電機の故障などのように、熱機関が
故障等して停止すると、上述した通常時のような熱源か
ら放熱部への熱の流れがほとんど止まってしまうので、
１０００℃前後の高温域から１００℃程度の低温域へ大
量の熱を輸送して放熱させるための特別の対策が必要で
ある。つまり、原子炉のような停止可能な熱源の場合に
は緊急停止装置を設置すればよいが、ＲＩ熱源のように
熱の発生を緊急的に止めることができない場合には、非
常用の排熱装置が必要である。
入り熱機関発電システムにおいては、熱源が１０００℃
前後の高温状態にある一方、放熱部を構成する耐圧殻は
０〜１００℃程度の低温状態にあり、通常は、ソジュー
ムなどを作動媒体として１００ ０℃前後の高温域で作動
する高温側ヒートパイプにより熱源から熱機関へ熱を輸
送し、発電機で熱エネルギーを電気エネルギーに変換し
た後、水などを作動媒体として１００℃程度の低温域で
作動する低温側ヒートパイプにより耐圧殻の放熱部へ熱
を輸送して海水中へ放熱するといったように動作する。
ところが、例えば発電機の故障などのように、熱機関が
故障等して停止すると、上述した通常時のような熱源か
ら放熱部への熱の流れがほとんど止まってしまうので、
１０００℃前後の高温域から１００℃程度の低温域へ大
量の熱を輸送して放熱させるための特別の対策が必要で
ある。つまり、原子炉のような停止可能な熱源の場合に
は緊急停止装置を設置すればよいが、ＲＩ熱源のように
熱の発生を緊急的に止めることができない場合には、非
常用の排熱装置が必要である。
【０００３】従来のＲＩを熱源とした熱機関発電システ
ムにおける非常用排熱装置として知られているものに
は、つぎのようなものがあった。ａ．地上用の熱機関発
電システムにおける非常用排熱装置であって、熱源を取
り巻く断熱材を溶融金属によってロックさせておき、熱
源温度が一定以上に上昇すると、その金属が溶けてロッ
クがはずれ、熱源を取り巻く断熱材を地上に脱落させる
ことにより熱源を大気に触れさせて自然冷却するように
なしたもの。ｂ．熱源を真空断熱し、上記ａの場合と同
様に、熱源温度が一定以上に上昇して溶融金属が溶けて
ロックがはずれると、弁が開いて、別途準備したボンベ
からヘリュームガスなどの不活性ガスを噴出させること
により真空断熱を破壊させて熱源を冷却させるようにな
したもの。ｃ．熱源機関にはつながらず、直接外界に接
する冗長なヒートパイプを設けておき、このヒートパイ
プを通常の温度では作動させず、熱源温度が一定以上に
上昇した時のみ作動するように構成したもの。
ムにおける非常用排熱装置として知られているものに
は、つぎのようなものがあった。ａ．地上用の熱機関発
電システムにおける非常用排熱装置であって、熱源を取
り巻く断熱材を溶融金属によってロックさせておき、熱
源温度が一定以上に上昇すると、その金属が溶けてロッ
クがはずれ、熱源を取り巻く断熱材を地上に脱落させる
ことにより熱源を大気に触れさせて自然冷却するように
なしたもの。ｂ．熱源を真空断熱し、上記ａの場合と同
様に、熱源温度が一定以上に上昇して溶融金属が溶けて
ロックがはずれると、弁が開いて、別途準備したボンベ
からヘリュームガスなどの不活性ガスを噴出させること
により真空断熱を破壊させて熱源を冷却させるようにな
したもの。ｃ．熱源機関にはつながらず、直接外界に接
する冗長なヒートパイプを設けておき、このヒートパイ
プを通常の温度では作動させず、熱源温度が一定以上に
上昇した時のみ作動するように構成したもの。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記ａ〜ｃに
示した非常用排熱装置は、ＲＩを熱源とした地上用の熱
機関発電システムの非常用排熱装置であって、これをそ
のまま、深海用耐圧殻入り熱機関発電システムの非常用
排熱装置に適用することはできない。すなわち、深海用
熱機関発電システムの熱源も断熱材で覆われており、そ
の意味では、上記ａやｂで述べたように、非常時に熱源
の断熱材を除去したり、真空断熱を破壊して熱源を冷却
する方法も可能と考えられるけれども、実際の深海用熱
機関発電システムでは、地上用の熱機関発電システムと
異なり、システム全体が耐圧殻に格納されているので、
断熱材を除去したり、真空断熱を破壊しても耐圧殻に邪
魔されて、熱源を海水により、有効に冷却することがで
きない。
示した非常用排熱装置は、ＲＩを熱源とした地上用の熱
機関発電システムの非常用排熱装置であって、これをそ
のまま、深海用耐圧殻入り熱機関発電システムの非常用
排熱装置に適用することはできない。すなわち、深海用
熱機関発電システムの熱源も断熱材で覆われており、そ
の意味では、上記ａやｂで述べたように、非常時に熱源
の断熱材を除去したり、真空断熱を破壊して熱源を冷却
する方法も可能と考えられるけれども、実際の深海用熱
機関発電システムでは、地上用の熱機関発電システムと
異なり、システム全体が耐圧殻に格納されているので、
断熱材を除去したり、真空断熱を破壊しても耐圧殻に邪
魔されて、熱源を海水により、有効に冷却することがで
きない。
【０００５】また、上記ｃで述べたような冗長なヒート
パイプを使用して放熱する方法においても、１０００℃
前後の熱源に接続され、この温度域で作動するヒートパ
イプからの廃熱を耐圧殻越しに数１０℃の海水へ放熱す
ることは困難である。
パイプを使用して放熱する方法においても、１０００℃
前後の熱源に接続され、この温度域で作動するヒートパ
イプからの廃熱を耐圧殻越しに数１０℃の海水へ放熱す
ることは困難である。
【０００６】この発明は上記のような実情に鑑みてなさ
れたもので、機関が故障してＲＩ熱源温度が一定以上に
上昇した非常時に、１０００℃前後の高温域から１００
℃程度の低温域へ大量の熱を有効に輸送して、耐圧殻か
ら海水へ効率よく放熱することができる深海用耐圧殻入
り熱機関発電システムの非常用排熱装置を提供すること
を目的とする。
れたもので、機関が故障してＲＩ熱源温度が一定以上に
上昇した非常時に、１０００℃前後の高温域から１００
℃程度の低温域へ大量の熱を有効に輸送して、耐圧殻か
ら海水へ効率よく放熱することができる深海用耐圧殻入
り熱機関発電システムの非常用排熱装置を提供すること
を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明に係る深海用耐圧殻入り熱機関発電システ
ムの非常用排熱装置は、ラジオアイソトープ（ＲＩ）を
熱源とした深海用耐圧殻入り熱機関発電システムにおい
て、上記熱源と耐圧殻に形成された海水への放熱部との
間に亘る非常用排熱輸送系に、熱源温度が一定以上に上
昇した場合にのみ高温域で作動する非常用の高温側ヒー
トパイプと、低温域で作動する非常用の低温側ヒートパ
イプと、これら２つのヒートパイプの端部のそれぞれ適
当長さを二重同芯円筒状に配置して両者間に形成される
狭い環状の隙間に低熱伝導材料を充填してなる熱交換器
とが設けられ、かつ、非常用の高温側ヒートパイプの入
口部には、溶融金属または形状記憶合金板を流路遮断状
態に装着してなる遮断弁が介在されているものである。
め、この発明に係る深海用耐圧殻入り熱機関発電システ
ムの非常用排熱装置は、ラジオアイソトープ（ＲＩ）を
熱源とした深海用耐圧殻入り熱機関発電システムにおい
て、上記熱源と耐圧殻に形成された海水への放熱部との
間に亘る非常用排熱輸送系に、熱源温度が一定以上に上
昇した場合にのみ高温域で作動する非常用の高温側ヒー
トパイプと、低温域で作動する非常用の低温側ヒートパ
イプと、これら２つのヒートパイプの端部のそれぞれ適
当長さを二重同芯円筒状に配置して両者間に形成される
狭い環状の隙間に低熱伝導材料を充填してなる熱交換器
とが設けられ、かつ、非常用の高温側ヒートパイプの入
口部には、溶融金属または形状記憶合金板を流路遮断状
態に装着してなる遮断弁が介在されているものである。
【０００８】
【作用】上記のような構成の深海用耐圧殻入り熱機関発
電システムの非常用排熱装置によれば、発電機などの機
関の故障にともない通常時の熱の流れが遮断されてＲＩ
熱源温度が一定以上に上昇した時、溶融金属または形状
記憶合金の溶解にともない遮蔽弁が開となって、ＲＩ熱
源で加熱された１０００℃前後の高温の、例えばソジュ
ームなどの作動流体が高温側ヒートパイプへ流入して該
高温側ヒートパイプが作動開始する。これによって、Ｒ
Ｉ熱源で発生した熱が高温側ヒートパイプを経て熱交換
器へ運ばれ、この熱交換器において低熱伝導材料を介し
て低温側ヒートパイプへ熱が伝達される間に温度が数１
００℃低下することで、低温側ヒートパイプが１００℃
前後の作動温度域に達して該低温側ヒートパイプが作動
開始する。この低温側ヒートパイプの作動にともない熱
が海水への放熱部に伝達され、この放熱部から適当な手
段によって海水へと放熱されることになる。
電システムの非常用排熱装置によれば、発電機などの機
関の故障にともない通常時の熱の流れが遮断されてＲＩ
熱源温度が一定以上に上昇した時、溶融金属または形状
記憶合金の溶解にともない遮蔽弁が開となって、ＲＩ熱
源で加熱された１０００℃前後の高温の、例えばソジュ
ームなどの作動流体が高温側ヒートパイプへ流入して該
高温側ヒートパイプが作動開始する。これによって、Ｒ
Ｉ熱源で発生した熱が高温側ヒートパイプを経て熱交換
器へ運ばれ、この熱交換器において低熱伝導材料を介し
て低温側ヒートパイプへ熱が伝達される間に温度が数１
００℃低下することで、低温側ヒートパイプが１００℃
前後の作動温度域に達して該低温側ヒートパイプが作動
開始する。この低温側ヒートパイプの作動にともない熱
が海水への放熱部に伝達され、この放熱部から適当な手
段によって海水へと放熱されることになる。
【０００９】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図面にもとづい
て簡単に説明する。図１は、この発明を適用した潜水深
度６００ｍの大型有人潜水調査船用の出力３０ＫＷの耐
圧殻入り熱機関発電システムの概略図である。
て簡単に説明する。図１は、この発明を適用した潜水深
度６００ｍの大型有人潜水調査船用の出力３０ＫＷの耐
圧殻入り熱機関発電システムの概略図である。
【００１０】図１において、１はＲＩ熱源であり、この
熱源はラジオアイソトープ（ＲＩ）のストロンチューム
（９０Ｓｒ）で、熱機関９はフリーピストン・スターリ
ングエンジンである。上記ＲＩ熱源１のストロンチュー
ムは、ＲＩ熱源カプセル２に格納され、このＲＩ熱源カ
プセル２の１３９本をＲＩ熱源容器３に収納させること
で構成されおり、該ＲＩ熱源１の総熱出力は１１２ｋＷ
ｔである。４は、上記ＲＩ熱源容器３の外側を適当な厚
みで覆う断熱材であり、この断熱材４の外側がＲＩ熱源
１から出る制動Ｘ線を遮蔽するために、例えばタングス
テンからなる遮蔽体５で覆い、さらに、それらを耐圧殻
６内に格納する構造になっており、また、上記ＲＩ熱源
容器３は支持金物７を介して上記遮蔽体４から吊り下げ
支持されている。
熱源はラジオアイソトープ（ＲＩ）のストロンチューム
（９０Ｓｒ）で、熱機関９はフリーピストン・スターリ
ングエンジンである。上記ＲＩ熱源１のストロンチュー
ムは、ＲＩ熱源カプセル２に格納され、このＲＩ熱源カ
プセル２の１３９本をＲＩ熱源容器３に収納させること
で構成されおり、該ＲＩ熱源１の総熱出力は１１２ｋＷ
ｔである。４は、上記ＲＩ熱源容器３の外側を適当な厚
みで覆う断熱材であり、この断熱材４の外側がＲＩ熱源
１から出る制動Ｘ線を遮蔽するために、例えばタングス
テンからなる遮蔽体５で覆い、さらに、それらを耐圧殻
６内に格納する構造になっており、また、上記ＲＩ熱源
容器３は支持金物７を介して上記遮蔽体４から吊り下げ
支持されている。
【００１１】一方、上記ＲＩ熱源容器３は、ソジューム
（Ｎａ）などの作動流体を充填した高温側ヒートパイプ
８の蒸発部を兼ねており、１１２ｋＷｔの熱出力は高温
側ヒートパイプ８により熱機関（スターリングエンジ
ン）９のヒータ１０へ運ばれ、ここで熱機関９の作動流
体、例えばヘリュームガス（Ｈｅ）と熱交換される。こ
のヘリュームガスなどの熱機関９の作動流体は、膨張・
圧縮のサイクルごとに、ヒータ１０、再生器１１、クー
ラ１２を通って膨張室１３と圧縮室１４の間を往復動す
るようになされている。
（Ｎａ）などの作動流体を充填した高温側ヒートパイプ
８の蒸発部を兼ねており、１１２ｋＷｔの熱出力は高温
側ヒートパイプ８により熱機関（スターリングエンジ
ン）９のヒータ１０へ運ばれ、ここで熱機関９の作動流
体、例えばヘリュームガス（Ｈｅ）と熱交換される。こ
のヘリュームガスなどの熱機関９の作動流体は、膨張・
圧縮のサイクルごとに、ヒータ１０、再生器１１、クー
ラ１２を通って膨張室１３と圧縮室１４の間を往復動す
るようになされている。
【００１２】１５は熱機関９に直結されたリニア発電機
であり、熱機関９は与えられた１１２ｋＷｔの熱で仕事
をして、該リニア発電機１５を駆動し３０ｋＥｅの電気
出力に変換する。残りの８２ｋＷｔの廃熱は、作動流体
として水を充填した低温側ヒートパイプ１６により上記
耐圧殻６の上部に形成された球殻の放熱部１７へ輸送さ
れる。この放熱部１７は低温側ヒートパイプ１６の凝縮
部を兼ねており、この放熱部１７の外周部分に直径が小
さく薄肉の適当な長さの冷却シリンダ１８が適当間隔ご
とに多数本配置されており、上記低温側ヒートパイプ１
６を経て放熱部１７に運ばれた廃熱は、冷却シリンダ１
８を介して、その外側の海水の自然対流熱伝達で海水中
へ放熱される。
であり、熱機関９は与えられた１１２ｋＷｔの熱で仕事
をして、該リニア発電機１５を駆動し３０ｋＥｅの電気
出力に変換する。残りの８２ｋＷｔの廃熱は、作動流体
として水を充填した低温側ヒートパイプ１６により上記
耐圧殻６の上部に形成された球殻の放熱部１７へ輸送さ
れる。この放熱部１７は低温側ヒートパイプ１６の凝縮
部を兼ねており、この放熱部１７の外周部分に直径が小
さく薄肉の適当な長さの冷却シリンダ１８が適当間隔ご
とに多数本配置されており、上記低温側ヒートパイプ１
６を経て放熱部１７に運ばれた廃熱は、冷却シリンダ１
８を介して、その外側の海水の自然対流熱伝達で海水中
へ放熱される。
【００１３】１９は機関故障などによる停止時の非常用
排熱装置であり、この非常用排熱装置１９の熱輸送系
は、ハイプ軸線方向の長さを除いて、上述した熱機関９
の高温側ヒートパイプ８および低温側ヒートパイプ１６
とそれぞれ同一の諸元を持つ非常用高温側ヒートパイプ
２０および非常用低温側ヒートパイプ２１とこれら両ヒ
ートパイプ２０，２１を接続する非常用熱交換器２２か
ら構成されている。この非常用排熱装置１９における高
温側ヒートパイプ２０の入口部には、図３に示すよう
に、溶融金属板または形状記憶合金板２３ａが流路遮断
状態に装着され、ＲＩ熱源１の温度が一定以上に上昇し
た場合にのみ上記溶融金属板または形状記憶合金板２３
ａの溶融または熱変形により開弁可能とされた遮蔽弁２
３が介在されている。
排熱装置であり、この非常用排熱装置１９の熱輸送系
は、ハイプ軸線方向の長さを除いて、上述した熱機関９
の高温側ヒートパイプ８および低温側ヒートパイプ１６
とそれぞれ同一の諸元を持つ非常用高温側ヒートパイプ
２０および非常用低温側ヒートパイプ２１とこれら両ヒ
ートパイプ２０，２１を接続する非常用熱交換器２２か
ら構成されている。この非常用排熱装置１９における高
温側ヒートパイプ２０の入口部には、図３に示すよう
に、溶融金属板または形状記憶合金板２３ａが流路遮断
状態に装着され、ＲＩ熱源１の温度が一定以上に上昇し
た場合にのみ上記溶融金属板または形状記憶合金板２３
ａの溶融または熱変形により開弁可能とされた遮蔽弁２
３が介在されている。
【００１４】図２は、上記非常用熱交換器２２の詳細な
構成を示す縦断面図であり、同図に明示したように、ソ
ジューム（Ｎａ）などの作動流体で作動する非常用高温
側ヒートパイプ２０および水で作動する非常用低温側ヒ
ートパイプ２１の各端部を、それぞれ適当な軸線長さに
亘って二重同芯円筒状に配置して両パイプ２０，２１間
に狭い環状の隙間２４を形成するとともに、その環状の
隙間２４に、たとえばヘリュームガス（Ｈｅ）などの低
熱伝導材料を充填してなるものである。なお、上記環状
の隙間２４を囲む外側円筒面にはウイック２５が張り付
けられており、この部分が非常用低温側ヒートパイプ２
１の蒸発部を構成している。
構成を示す縦断面図であり、同図に明示したように、ソ
ジューム（Ｎａ）などの作動流体で作動する非常用高温
側ヒートパイプ２０および水で作動する非常用低温側ヒ
ートパイプ２１の各端部を、それぞれ適当な軸線長さに
亘って二重同芯円筒状に配置して両パイプ２０，２１間
に狭い環状の隙間２４を形成するとともに、その環状の
隙間２４に、たとえばヘリュームガス（Ｈｅ）などの低
熱伝導材料を充填してなるものである。なお、上記環状
の隙間２４を囲む外側円筒面にはウイック２５が張り付
けられており、この部分が非常用低温側ヒートパイプ２
１の蒸発部を構成している。
【００１５】上記構成の非常用排熱装置１９において
は、熱機関９が故障して正常なルートの熱の流れが止ま
り、熱源温度が上昇して一定温度を越えると、非常用高
温側ヒートパイプ２０の入口部に設けた遮蔽弁２３内の
金属板２３ａが溶融する、もしくは形状記憶合金板２３
ａが熱変形して弁開となり、非常用高温側ヒートパイプ
２０が作動し始める。これによって、ＲＩ熱源１で発生
した熱が非常用高温側ヒートパイプ２０を経て熱交換器
２２へ運ばれ、この熱交換器２２において、ヘリューム
ガス（Ｈｅ）などの低熱伝導材料を介して非常用低温側
ヒートパイプ２１へ熱が伝達される間に温度が数１００
℃低下し、これによって、非常用低温側ヒートパイプ２
１の１００℃前後の作動温度域に達して該低温側ヒート
パイプ２１が作動開始し、この非常用低温側ヒートパイ
プ２１の作動にともない熱が海水への放熱部１７に伝達
され、この放熱部１７から冷却シリンダ１８を介して、
その外側の海水の自然対流熱伝達で海水中へ放熱され
る。
は、熱機関９が故障して正常なルートの熱の流れが止ま
り、熱源温度が上昇して一定温度を越えると、非常用高
温側ヒートパイプ２０の入口部に設けた遮蔽弁２３内の
金属板２３ａが溶融する、もしくは形状記憶合金板２３
ａが熱変形して弁開となり、非常用高温側ヒートパイプ
２０が作動し始める。これによって、ＲＩ熱源１で発生
した熱が非常用高温側ヒートパイプ２０を経て熱交換器
２２へ運ばれ、この熱交換器２２において、ヘリューム
ガス（Ｈｅ）などの低熱伝導材料を介して非常用低温側
ヒートパイプ２１へ熱が伝達される間に温度が数１００
℃低下し、これによって、非常用低温側ヒートパイプ２
１の１００℃前後の作動温度域に達して該低温側ヒート
パイプ２１が作動開始し、この非常用低温側ヒートパイ
プ２１の作動にともない熱が海水への放熱部１７に伝達
され、この放熱部１７から冷却シリンダ１８を介して、
その外側の海水の自然対流熱伝達で海水中へ放熱され
る。
【００１６】因みに、この実施例の非常用排熱装置１９
において、非常用熱交換器２２のおける環状隙間２４の
必要厚みを求めてみると、１．５ｍｍの厚さがあれば良
いことがわかった。すなわち、熱交換器長さを２００ｍ
ｍとし、隙間を１．５ｍｍに設定し、低熱伝導率材料と
してヘリュームガス（Ｈｅ）を選んで、必要な伝達熱
量：１１２ｋＷｔ、非常用ヒートパイプ本数：４０本、
海水温度：−２．５℃から３２℃として、各材料の熱伝
導率と輻射率を用いて、非常用高温側ヒートパイプ２０
の蒸気温度ＴＨＶおよび非常用低温側ヒートパイプ２１
の蒸気温度ＴＬＶを求めると、 ＴＨＶ＝９１５．４℃〜９２７．１℃、 ＴＬＶ＝６７．６℃〜９７．９℃ となり、それぞれのヒートパイプの作動温度範囲、８５
０℃≦ＴＨＶ≦９５０℃、２０℃≦ＴＨＶ≦１１４℃内
に納まることが分かった。
において、非常用熱交換器２２のおける環状隙間２４の
必要厚みを求めてみると、１．５ｍｍの厚さがあれば良
いことがわかった。すなわち、熱交換器長さを２００ｍ
ｍとし、隙間を１．５ｍｍに設定し、低熱伝導率材料と
してヘリュームガス（Ｈｅ）を選んで、必要な伝達熱
量：１１２ｋＷｔ、非常用ヒートパイプ本数：４０本、
海水温度：−２．５℃から３２℃として、各材料の熱伝
導率と輻射率を用いて、非常用高温側ヒートパイプ２０
の蒸気温度ＴＨＶおよび非常用低温側ヒートパイプ２１
の蒸気温度ＴＬＶを求めると、 ＴＨＶ＝９１５．４℃〜９２７．１℃、 ＴＬＶ＝６７．６℃〜９７．９℃ となり、それぞれのヒートパイプの作動温度範囲、８５
０℃≦ＴＨＶ≦９５０℃、２０℃≦ＴＨＶ≦１１４℃内
に納まることが分かった。
【００１７】なお、上記実施例では、非常用熱交換器２
２の低熱伝導材料としてヘリュームガスを用いたが、こ
れに限らず、アルゴンガスなどの他の熱伝導率の低い材
料を使用しても良い。また、非常用高温側ヒートパイプ
２０および非常用低温側ヒートパイプ２１の作動流体と
しては、上記実施例で述べたソジュームおよび水に限ら
れるものでない。
２の低熱伝導材料としてヘリュームガスを用いたが、こ
れに限らず、アルゴンガスなどの他の熱伝導率の低い材
料を使用しても良い。また、非常用高温側ヒートパイプ
２０および非常用低温側ヒートパイプ２１の作動流体と
しては、上記実施例で述べたソジュームおよび水に限ら
れるものでない。
【００１８】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、機関
が故障などしてＲＩ熱源の温度が一定以上に上昇したと
き、非常用の高温側ヒートパイプの入口部に介在させた
遮断弁が開弁されて、該高温側ヒートパイプが熱源によ
り加熱されて１０００℃前後になった高温域で作動し、
熱源で発生される大量の熱が非常用の高温側ヒートパイ
プを通して熱交換部に輸送されるとともに、その熱交換
作用により１００℃前後にまで温度低下することで非常
用の低温側ヒートパイプが作動し、この低温側ヒートパ
イプの作動によって大量の熱を海水へ放熱することがで
きるので、熱機関発電システム全体の異常な加熱にとも
なう不良事態の発生を回避することができる。しかも、
ここで特殊な構造の熱交換器を使用する必要がなく、高
温側および低温側ヒートパイプを二重同芯円筒状に配置
して両者間に形成される狭い隙間に、たとえばヘリュー
ムガス（Ｈｅ）などの低熱伝導材料を充填するといった
簡単な構造の熱交換器を使用するだけで、耐圧殻から海
水へ効率よく、かつ大量に放熱することができる。
が故障などしてＲＩ熱源の温度が一定以上に上昇したと
き、非常用の高温側ヒートパイプの入口部に介在させた
遮断弁が開弁されて、該高温側ヒートパイプが熱源によ
り加熱されて１０００℃前後になった高温域で作動し、
熱源で発生される大量の熱が非常用の高温側ヒートパイ
プを通して熱交換部に輸送されるとともに、その熱交換
作用により１００℃前後にまで温度低下することで非常
用の低温側ヒートパイプが作動し、この低温側ヒートパ
イプの作動によって大量の熱を海水へ放熱することがで
きるので、熱機関発電システム全体の異常な加熱にとも
なう不良事態の発生を回避することができる。しかも、
ここで特殊な構造の熱交換器を使用する必要がなく、高
温側および低温側ヒートパイプを二重同芯円筒状に配置
して両者間に形成される狭い隙間に、たとえばヘリュー
ムガス（Ｈｅ）などの低熱伝導材料を充填するといった
簡単な構造の熱交換器を使用するだけで、耐圧殻から海
水へ効率よく、かつ大量に放熱することができる。
【図１】この発明の一実施例による耐圧殻入り熱機関発
電システム全体の概略構成図である。
電システム全体の概略構成図である。
【図２】同実施例における非常用熱交換器の詳細な構成
を示す縦断面図である。
を示す縦断面図である。
【図３】同実施例における遮蔽弁の構成を示す拡大断面
図である。
図である。
１ ＲＩ熱源 ６ 耐圧殻 ９ 熱機関（スターリングエンジン） １７ 放熱部 ２０ 非常用高温側ヒートパイプ ２１ 非常用低温側ヒートパイプ ２２ 非常用熱交換器 ２３ 遮蔽弁
Claims (1)
- 【請求項１】 ラジオアイソトープ（ＲＩ）を熱源とし
た深海用耐圧殻入り熱機関発電システムにおいて、上記
熱源と耐圧殻に形成された海水への放熱部との間に亘る
非常用排熱輸送系に、熱源温度が一定以上に上昇した場
合にのみ高温域で作動する非常用の高温側ヒートパイプ
と、低温域で作動する非常用の低温側ヒートパイプと、
これら２つのヒートパイプの端部のそれぞれ適当長さを
二重同芯円筒状に配置して両者間に形成される狭い環状
の隙間に低熱伝導材料を充填してなる熱交換器とが設け
られ、かつ、非常用の高温側ヒートパイプの入口部に
は、溶融金属または形状記憶合金板を流路遮断状態に装
着してなる遮断弁が介在されていることを特徴とする深
海用耐圧殻入り熱機関発電システムの非常用排熱装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4315744A JPH08557B2 (ja) | 1992-10-30 | 1992-10-30 | 深海用耐圧殻入り熱機関発電システムの非常用排熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4315744A JPH08557B2 (ja) | 1992-10-30 | 1992-10-30 | 深海用耐圧殻入り熱機関発電システムの非常用排熱装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06199284A JPH06199284A (ja) | 1994-07-19 |
| JPH08557B2 true JPH08557B2 (ja) | 1996-01-10 |
Family
ID=18069019
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4315744A Expired - Lifetime JPH08557B2 (ja) | 1992-10-30 | 1992-10-30 | 深海用耐圧殻入り熱機関発電システムの非常用排熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08557B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE602005018749D1 (ja) * | 2004-03-02 | 2010-02-25 | Rosemount Inc | |
| US9184364B2 (en) | 2005-03-02 | 2015-11-10 | Rosemount Inc. | Pipeline thermoelectric generator assembly |
| US8250924B2 (en) | 2008-04-22 | 2012-08-28 | Rosemount Inc. | Industrial process device utilizing piezoelectric transducer |
| CN102067048B (zh) | 2008-06-17 | 2017-03-08 | 罗斯蒙特公司 | 用于具有可变压降的现场设备的rf适配器 |
| US8694060B2 (en) | 2008-06-17 | 2014-04-08 | Rosemount Inc. | Form factor and electromagnetic interference protection for process device wireless adapters |
| US9674976B2 (en) | 2009-06-16 | 2017-06-06 | Rosemount Inc. | Wireless process communication adapter with improved encapsulation |
| US10761524B2 (en) | 2010-08-12 | 2020-09-01 | Rosemount Inc. | Wireless adapter with process diagnostics |
| JP5727799B2 (ja) * | 2011-01-21 | 2015-06-03 | 株式会社東芝 | 原子炉格納容器の熱輸送装置 |
| US20130028365A1 (en) * | 2011-07-29 | 2013-01-31 | Westinghouse Electric Company Llc | Power generation from decay heat for spent nuclear fuel pool cooling and monitoring |
| US10460844B2 (en) * | 2017-05-09 | 2019-10-29 | Westinghouse Electric Company Llc | Small nuclear reactor containment system |
| CN113421665A (zh) * | 2021-06-24 | 2021-09-21 | 中国舰船研究设计中心 | 一种水下装备热管式耐压壳体共形余热排除系统 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS588197U (ja) * | 1981-07-08 | 1983-01-19 | 株式会社日立製作所 | 炉心過熱保護装置 |
| JPS6387200U (ja) * | 1986-11-27 | 1988-06-07 |
-
1992
- 1992-10-30 JP JP4315744A patent/JPH08557B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06199284A (ja) | 1994-07-19 |
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