JPS6027317Y2 - 太陽熱利用蒸気発生装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、設備費を軽減し得るようにした太陽熱利用
蒸気発生装置に関する。

近年の省エネルギー化および種々のエネルギーの有効利
用に伴ない、自然エネルギーである太陽エネルギーにお
いてもその利用方法について開発、改良が盛んに研究さ
れている。

この太陽エネルギーを利用した冷暖房給湯システムにお
いては、すでにある程度の水準に達し、実用段階にはい
りつつあるが、一方で、高温で集熱できる高性能の太陽
熱集熱器、たとえば、追尾集光型集熱器、非追尾集光型
真空ガラス管式集熱器が出現し、これを利用した総合的
な産業用プロセスヒートの検討が進められている。

ところで、産業用に使用される熱の温度レベルは、加熱
炉のように１０００°Ｃ近くの高温を利用する場合もあ
るが、はとんどは３００°Ｃ以下の温度に分布し、熱エ
ネルギーの形体としては、蒸気・温水という場合が多い
。

そして、この温度レベルの熱エネルギーの確保のために
は、高温装置からの廃熱利用も有効な手段であるが、太
陽熱の利用も、現在のエネルギー事情から進める必要性
は極めて大である。

そして、この太陽熱を利用して蒸気を発生する従来の太
陽熱利用蒸気発生装置は、第１図に示すように構成され
ている。

すなわち、太陽熱集熱器１、蓄熱タンク２おび集熱ポン
プ３により集熱ループが構成され、集熱ポンプ３の駆動
により熱媒体が集熱ループを循環し、熱媒体が集熱器１
を通過するとにき太陽熱を集熱するとともに、この熱が
蓄熱タンク２に高温で蓄えられ、つぎに、蓄熱タンク２
内の熱媒体温度が所定値に達すると、循環ポンプ４が駆
動して蓄熱タンク２内の高温熱媒体がバルブ５を介して
蒸気発生用熱交換器６の１次側に送られ、該熱交換器６
の２次側を通過する蒸気発生用の作動流体に伝熱したの
ち、再び蓄熱タンク２に戻されている。

なお、この熱媒体は加圧水であってもよい。

そして、熱交換器６の２次側を通る作動流体は、バルブ
６．７を開、バルブ８．９を閉にしてポンプ１０を駆動
することにより、まず、蒸気発生用熱交換器６の気水分
離器１１に給水され、該所において気水が分離され、飽
和蒸気のみがバルブ７を介して負荷１２に供給されてい
る。

このようにして発生した蒸気は、負荷１２において、産
業用のプロセスヒートあるいは自家発電等に利用される
タービンを駆動するものである。

このポンプ１０は、作動流体が負荷１２によって必要蒸
気圧力より減圧された場合は加圧ポンプ、減圧されてな
い場合は循環ポンプとなり、負荷１２からの凝縮液がバ
ルブ６を介して気水分離器１１に戻されている。

この負荷１２からの凝縮液が、発生蒸気温度に比較して
著しく低い温度になっている場合は、予熱が必要で、で
きるだけサブクール度を小さくして給水するようにして
いるが、このときの予熱には太陽熱利用が適している。

そして、気水分離器１１に給水された作動流体は、降水
管１３を通って下降−蒸気発生用熱交換器６で加熱され
、湿り蒸気となって、再び気水分離器１１に給水され、
前述と同様に飽和蒸気のみが負荷１２に供給されている
。

ここで、過熱蒸気が必要なときは、気水分離器１１から
の飽和蒸気をさらに加熱すればよい。

また、日射が少なく蓄熱タンク２の熱媒体温度が低いと
きは、循環ポンプ４を停止するとともに、バルブ６．７
を閉、バルブ８，９を開にしてポンプ１０を駆動腰作動
流体を補助ボイラ１４で加熱し、蒸気を発生させて補助
ボイラ１４の気水分離器１５で飽和蒸気のみをバルブ９
を介して負荷１２に供給するようにしている。

なお、前記蒸気発生用熱交換器６は自然循環形式のもの
を使用しているが、これがケトル式、強制循環式、貫流
式のものであってもよい。

しかし、前記従来の蒸気発生装置では、太陽熱集熱器１
および補助ボイラ１４のほかに、蓄熱タンク２、蒸気発
生用熱交換器６等の多くの設備を必要とし、設備費が膨
大なものになる欠点がある。

また、従来の他の太陽熱利用蒸気発生装置は、第２図に
示すように、太陽熱集熱器１６に直接作動流体を通し、
該所で蒸気を発生させて集熱器１６の気水分離器１７に
供給している。

すなわち、日射量の多いときは、バルブ１８．１９を開
、バルブ２０．２１を閉にしてポンプ２２を駆動するこ
とにより、気水分離器１７の降水管２３からの作動流体
が集熱器１６を通り、該所で蒸発して気水分離器１７に
流入腰該気水分離器１７から飽和蒸気のみがバルブ１８
を通って負荷２４に供給されている。

また、逆に日射量が少ないときは、バルブ１８．１９を
閉、バルブ２０．２１を開にしてポンプ２２を駆動する
ことにより、気水分離器２５の降水管２６から送られて
きた作動流体が補助ボイラ２７で加熱され、補助ボイラ
２７の気水分離器２５で気水が分離されて蒸気のみがバ
ルブ２１を介して負荷２４に供給されている。

しかし、この種蒸気発生装置では、太陽熱集熱器１６お
よび補助ボイラ２７にそれぞれ気水分離器１７．２５を
必要とし、依然として大きな設備になる欠点がある。

この考案は、前記の点に留意してなされたものであり、
つぎにこの考案を、その１実施例を示した第３図以下の
図面とともに詳細に説明する。

これらの図面において、２８は太陽熱集熱器、２９は集
熱側バルブ、３０は気水分離器、３１は気水分離器３０
の底部に連通ずる降水管であり、集熱器２８、集熱側バ
ルブ２９、気水分離器３０および降水管３１により太陽
熱の集熱ループが構成されている。

３２は補助ボイラ、３３は補助ボイラ３２内を挿通する
加熱管、３４は加熱管３３と気水分離器３０との間に介
設された加熱側バルブであり、補助ボイラ３２、加熱側
バルブ３４、気水分離器３０および降水管３１により補
助ボイラ３２による加熱ループが構成されている。

３５は負荷側バルブ、３７はポンプであり、気水分離器
３０、負荷側バルブ３６、負荷３５およびポンプ３７に
より、気水分離器３０からの蒸気を負荷に供給する負荷
ループが構成されている。

つぎに、前記実施例の動作について説明する。

まず、蒸気を発生させるために十分な日射がある場合、
第３図に示すように、集熱側バルブ２９および負荷側バ
ルブ３６を開、加熱側バルブ３４を閉にし、ポンプ３７
を駆動すると、給水はまず気水分離器３０に与えられ、
作動流体が降水管３１を通って集熱器２８に送られる。

この作動流体は集熱器２８で太陽熱を奪って蒸気となり
、集熱側バルブ２９を介して気水分離器３０に送られ、
気水が分離され、蒸気のみが負荷側バルブ３６を介して
負荷３５に供給される。

また、日射が少ない場合、第４図に示すように、加熱側
バルブ３４および負荷側バルブ３６を開、集熱側バルブ
２９を閉に腰補助ボイラ２９を閉にし、補助ボイラ３２
を駆動してポンプ３７を駆動すると、降水管３１を通っ
た作動流体は補助ボイラ３２において加熱されて蒸気と
なり、加熱側バルブ３４を介して気水分離器３０に送ら
れ、気水分離器３０から蒸気のみが負荷側バルブ３６を
介して負荷３５に供給される。

さらに、日射はあるがそれだけでは負荷３５に十分な量
の蒸気を供給できない場合、すべてのバルブ２９，３４
．３６を開にしてポンプ３７を駆動し、作動流体を集熱
器２８および補助ボイラ３２の両方に通し、気水分離器
３０から負荷３５に十分な量の蒸気を供給する。

この場合合、補助ボイラ３２の燃料の消費量を減少させ
ることができる。

したがって、従来の太陽熱利用蒸気発生装置では、太陽
熱集熱器および補助ボイラにそれぞれ気水分離器、降水
管を必要としたが、前記実施例によると、太陽熱集熱器
２８の気水分離器３０および降水管３１と、補助ボイラ
３２の気水分離器３０および降水管３１とをそれぞれ１
つにして共用することができるため、設備の削減、小形
化を実現でき、この種蒸気発生装置において常にコスト
的に大きな比重を占める設備費を軽減することができる
。

以上のように、この考案の太陽熱利用蒸気発生装置によ
ると、太陽熱集束、気液分離器および降液管により太陽
熱の集熱ループを構成するとともに、補助熱源、前記気
液分離器および前記降板管により加熱ループを構威し、
前記気液分離器からの蒸気を負荷に供給する負荷側ルー
プにポンプを設けることにより、従来、太陽熱集熱器お
よび補助熱源にそれぞれ必要とされた気液分離器、降液
管をそれぞれ１つにでき、設備費を軽減することができ
る。

【図面の簡単な説明】

図面はそれぞれ太陽熱利用蒸気発生装置の配管系統図を
示し、第１図および第２図はそれぞれ従来例、第３図以
下の図面はこの考案の１実施例を示し第３図は太陽熱の
集熱器、第４図は補助ボイラによる加熱時である。 ２８・・・・・・・・・太陽熱集熱器、３０・・・・・
・気水分離器、３１・・・・・・降水管、３２・・・・
・・補助ボイラ、３５・・・・・・負荷、３７・・・・
・・ポンプ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 太陽熱集熱器、気液分離器および該気液分離器底部に連
   通ずる降液管により太陽熱の集熱ループを構成するとと
   もに、補助熱源、前記気液分離器および前記降液管によ
   り加熱ループを構成し、前記気液分離器からの蒸気を負
   荷に供給する負荷側ループにポンプを設けた太陽熱利用
   蒸気発生装置。