JPH08611Y2 - 熱駆動ポンプ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、高温熱源よりも低い位
置にある低温の作動流体をその高温熱源を利用して加熱
し、輸送するための熱駆動ポンプに関するものであり、
種々の産業廃熱の回収に利用に適した熱駆動ポンプに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】熱を駆動力とする周知の熱駆動ポンプで
は、加熱部における作動流体の加熱により、その加熱部
において気泡が発生すると共に、発生した気泡が加熱部
を通過した後に消滅し、その際に微小圧力変化が発生す
るので、この微小圧力変化を利用して作動流体の加熱と
循環が同時に行われる。

【０００３】しかしながら、この熱駆動ポンプを規模の
大きい熱源に対してそのまま適用したのでは、加熱部内
において上述した気泡が連続的に多量に生成され、その
気泡の凝縮が行われなくなるため、作動流体を吸引する
ための駆動力を発生しなくなる。そこで、規模の大きい
熱源に上記熱駆動ポンプを適用するためには、その熱駆
動ポンプを多数使用する必要があり、それにより上述し
た問題を解消できるが、この場合には、配管や液体容器
の配置等が複雑となり、製造コストの増加やそれらのメ
ンテナンスの煩雑さ等を招くことになる。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】本考案の技術的課題
は、上記熱駆動ポンプにおいて、気泡の発生と消滅を円
滑化することにより、規模の大きい熱源を利用する場合
に作動流体を吸引するための駆動力が生じなくなるとい
う上記問題点を解消し、作動流体の加熱と循環を簡単な
装置により大規模でしかも安定的に行うことができる手
段を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本考案の熱駆動ポンプは、熱源からの高温流体により
加熱される上部加熱管及び下部加熱管を配列させた加熱
部と、それらの加熱管の吸込側及び吐出側に接続して上
方に延びたのち、屈曲部を経て下方の作動流体容器内の
作動流体中に達する上昇管及び下降管と、それらの上昇
管及び下降管における作動流体の逆流を防止する逆止弁
とを備えた熱駆動ポンプにおいて、上記加熱部に、上部
加熱管及び下部加熱管を加熱するための複数の加熱手段
と、それらの加熱管おいて発生した気泡を冷却、凝縮さ
せる複数の冷却手段とを交互に配設することにより構成
される。上記熱駆動ポンプは、その加熱部における加熱
管に伝熱促進部材を挿入し、加熱管壁と伝熱促進部材と
の間に狭い伝熱促進隙間を形成することができるもので
ある。

【０００６】

【作用】上記熱駆動ポンプにおいては、加熱手段により
高温熱源からの高温流体を加熱部における高温流体流路
に供給し、その高温流体により加熱部の上部加熱管や下
部加熱管が加熱されると、これらの加熱管内を流れる作
動流体中に気泡が発生する。この気泡の発生に伴って加
熱管内の圧力が上昇すると、逆止弁及び下降管を通して
加熱管内の作動流体が容器に還流する。また、このよう
にして発生した気泡が加熱管内を移動して低温流体流路
中に達すると、その低温流体流路に供給される冷却流体
により気泡が強制的に冷却、凝縮せしめられ、それに伴
って、上下加熱管内の圧力が低下するので、その吸引力
により作動流体容器内の作動流体が逆止弁及び上昇管を
通して吸入される。このように、加熱管における気泡の
発生と消滅を円滑に繰り返させることにより、作動流体
の加熱と循環を簡単な装置により大規模でしかも安定的
に行うことが可能になる。

【０００７】

【実施例】図１及び図２は、本考案に係る熱駆動ポンプ
の実施例を示すものである。この熱駆動ポンプは、同図
に示すように、上部加熱管２と下部加熱管３とが上下に
平行に配列された加熱部１と、その加熱部１における上
部加熱管２及び下部加熱管３の吸込側に接続して上方に
延びたのち、屈曲部を経て下方の作動流体容器５内の作
動流体６中に達する上昇管７と、上記上部加熱管２及び
下部加熱管３の吐出側に連結して上方に延びたのち、屈
曲部を経て下方の作動流体容器５内の作動流体６中に達
する下降管８とを備えている。

【０００８】また、上昇管７及び下降管８における作動
流体６の逆流を防止するため、作動流体６に浸漬する上
昇管７の吸込側（下部）に逆止弁９が、下降管８の上方
の屈曲部に逆止弁１０がそれぞれ取り付けられ、さらに
加熱部１における上部加熱管２及び下部加熱管３の周辺
には、伝熱を促進するためのフィン１１が設けられてい
る。

【０００９】上記加熱部１においては、図２に詳細に示
すように、上部加熱管２及び下部加熱管３の周囲の高温
流体流路に高温流体を供給してそれらの管２，３内の作
動流体６を加熱するための複数の加熱手段１２と、上部
加熱管２及び下部加熱管３の周囲の低温流体流路に低温
流体を供給してそれらの管２，３内の作動流体６を冷却
するための複数の冷却手段１３とを交互に備え、それら
の各高温流体流路と各低温流体流路との間は仕切壁１４
ａ〜１４ｆにより区画している。

【００１０】上記加熱手段１２は、作動流体容器５より
も高い位置にある高温熱源からの高温流体を高温流体流
路に供給するためのものであり、また上記冷却手段１３
は、適宜冷却流体を低温流体流路に供給するためのもの
である。なお、これらの流路に供給する高温流体や低温
流体は、空気その他の気体、または水その他の液体のい
ずれであっても差し支えない。

【００１１】次に、上記熱駆動ポンプの動作を図１及び
図２を参照して説明する。上下部加熱管２，３と上昇管
７及び下降管８とに作動流体６が満たされた状態で、加
熱手段１２により高温熱源からの高温流体を加熱部１に
おける高温流体流路に供給し、その高温流体により加熱
部１の上部加熱管２や下部加熱管３が加熱されると、こ
れらの加熱管２，３内を流れる作動流体６が加熱され、
気泡１５が発生する。図２には、それらの加熱管２，３
内を矢印方向に流れる作動流体６が加熱されて、気泡１
５が発生している状態を示している。この気泡１５の発
生量は、供給する高温流体の熱量に依存し、この熱量が
大きいほど気泡の発生量も大きくなり、それに伴って加
熱管２，３内の圧力が上昇するので、逆止弁１０及び下
降管８を通して加熱管２，３内の作動流体６またはその
蒸気が容器５に還流し、蒸気は凝縮する。

【００１２】このようにして発生した気泡１５が加熱管
２，３内を移動して低温流体流路中に達すると、その低
温流体流路に供給される冷却流体により気泡１５が強制
的に冷却、凝縮せしめられ、それに伴って、上下加熱管
２，３内の圧力が低下するので、その吸引力により作動
流体容器５内の作動流体６が逆止弁９及び上昇管７を通
して吸入される。

【００１３】冷却流体は、加熱管２，３を冷却して内部
の気泡１５の消滅に必要な熱量を外部に抽出しようとす
るものであり、そのため、高温流体の熱源の規模等を考
慮して、冷却流体の供給位置、量あるいは温度を適度に
調整し、それにより気泡１５の消滅を外部から制御する
ことができる。なお、熱源温度の変動により加熱流体の
温度や量が変動するような場合には、その温度等を検出
して冷却流体の温度または量を調整するための制御が必
要になる。

【００１４】このように、加熱管２，３における気泡１
５の発生量と低温流体による冷却位置、冷却能力を調整
し、気泡の発生と消滅を円滑に繰り返させることによ
り、高い駆動力で作動流体６の加熱と循環を同時に行わ
せ、しかも、規模の大きい熱源であってもその加熱と循
環を簡単な装置で大規模に、かつ安定的に行わせること
が可能になる。

【００１５】なお、低温流体流路に供給して上下加熱管
２，３内の作動流体６の冷却に用いた冷却流体は、それ
らの加熱管２，３との接触により加熱され、温度が上昇
しているので、その熱を回収して利用することもでき、
例えば、上昇管７の途中に熱交換器を設け、加熱管２，
３に流入する作動流体６の予熱に用いたり、あるいは他
の熱設備に送って熱源として利用することもできる。

【００１６】図３は、上記実施例における上部または下
部加熱管として用いる加熱管の他の構成例を示すもの
で、この加熱管２０においては、高温流体流路中に位置
する部分において、加熱管２０内に金網筒等で形成した
伝熱促進部材２１を挿入し、それと加熱管内壁面との間
に狭い伝熱促進隙間２２を形成している。これにより、
隙間２２中の作動流体６に効率よく熱を伝達して気泡１
５の形成を促進させることができる。なお、その他の構
成及び作用は前記実施例と同様である。

【００１７】

【考案の効果】以上の説明から明らかのように、本考案
に係る熱駆動ポンプによれば、気泡の発生と消滅を円滑
化することにより熱駆動ポンプの駆動力を高め、規模の
大きい熱源を利用する場合に作動流体を吸引するための
駆動力が生じなくなるという従来の問題点を解消して、
作動流体の加熱と循環を簡単な装置により大規模でしか
も安定的に行うことを可能にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る熱駆動ポンプの実施例の構成を示
す断面図である。

【図２】上記実施例における加熱部の詳細を示す断面図
である。

【図３】上下部加熱管の他の実施例を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 加熱部、 ２ 上部加熱管、 ３ 下部加熱管、 ５ 作動流体容器、 ６ 作動流体、 ７ 上昇管、 ８ 下降管、 ９，１０ 逆止弁、 １２ 加熱手段、 １３ 冷却手段、 １５ 気泡、 ２０ 加熱管、 ２１ 伝熱促進部材、 ２２ 伝熱促進隙間。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】熱源からの高温流体により加熱される上部
   加熱管及び下部加熱管を配列させた加熱部と、それらの
   加熱管の吸込側及び吐出側に接続して上方に延びたの
   ち、屈曲部を経て下方の作動流体容器内の作動流体中に
   達する上昇管及び下降管と、それらの上昇管及び下降管
   における作動流体の逆流を防止する逆止弁とを備えた熱
   駆動ポンプにおいて、 上記加熱部に、上部加熱管及び下部加熱管を加熱するた
   めの複数の加熱手段と、それらの加熱管おいて発生した
   気泡を冷却、凝縮させる複数の冷却手段とを交互に配設
   した、 を備えたことを特徴とする熱駆動ポンプ。
2. 【請求項２】請求項１に記載の熱駆動ポンプにおいて、 加熱部における加熱管に伝熱促進部材を挿入し、加熱管
   壁と伝熱促進部材との間に狭い伝熱促進隙間を形成し
   た、 ことを特徴とする熱駆動ポンプ。