JPS6062611A - 熱サイフオン式発電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は熱サイフオン式発電装置、特に異なる二媒体の
作動液を封入した垂直型（重力型）ヒートパイプと、こ
のヒートパイプの外部に設けたタービンおよび発電機と
からなる発電装置に関するものである。

〔従来技術〕

従来の重力型ヒートパイプは第１図に示すように、パイ
プ１内を真空引きした後に、そのパイプｌ内に作動液２
を封入し、加熱部１ａ、仕切板３を取付けた断熱部１ｂ
および凝縮部１ｃを形成した構成からなり、前記加熱部
１ａに外部から加熱Ａを加えると、作動液２は沸騰して
蒸気を発生する。この発生蒸気流Ｃは上昇して凝縮部１
ｃで放熱Ｂを行って凝縮した後、この凝縮液流りは重力
によシ再び加熱部１ａに戻される。このように作動液２
が蒸発と凝縮を繰返し行って循環することによシ、多量
の熱を有効に、かつ連続的に伝達することができる。し
かるに熱サイフオン式の場合には、前記循環作用を維持
するため、加熱部１ａが下方になるように設ける姿勢上
の制約を受ける不具合がある。

また、上記循環作用を促進するために、パイプ内に毛管
作用を与えるウィックを形成することもあるが、このよ
うな構造ではウィックの有無による影響は小さい。そし
て、本装置の熱サイフオン式ヒートパイプの場合、工業
機器を対象とした空気−空気の排熱回収用熱交換器とし
て用いられ、作動液の相変化を利用した熱移動装置とし
てのみ使用されている。さらに外部加熱量として工場廃
熱などを利用する際、温度変動が大きいので、作動液が
沸騰する場合に不安定流動を生ずる恐れがある。

一方、単成分によるヒートバイブ式熱機酷は第２図に示
すように、ヒートパイプを構成する容器４の内面をウィ
ック５によシ被１すると共に、下端部、中間部および上
端部を蒸発部４ａ、断熱部４ｂおよび凝縮部４Ｃにそれ
ぞれ形成し、前記容器４内に液相と気相との間で状態変
化する作動物質を収納すると共に、前記断熱部４ｂの断
熱通路６の中間部ｃａ内にタービン７を設け、その回転
軸８を軸受９を介して出力取出用伝動機構１０に連結し
た構造からなる。

上記蒸発部４ａに外部から熱Ａを加えると、クイック５
内の物質が蒸発して断熱流路６内を矢印方流に゛流れ、
中間部６ａを流通するときに、そのエネルギーによジタ
ービン７は回転され、この回転力は回転軸８および伝動
機構１０によシ外部に取出される。

上記のようにヒートパイプ式熱機関は、ヒートパイプ容
器４（以下ヒートパイプと称す）内の作動物質の移動通
路６にタービン７を設け、作動物質の保有エネルギーを
取出すことにより、ヒートパイプ４に熱機関の機能をも
たせたものである。

しかし、上記のようにヒートパイプ４の断熱部４ｂ内に
タービン７を設けたため、加熱部４ａと凝縮部４Ｃから
断熱部４ｂをオフ・セットすることによシ、ヒートパイ
プ製作の点から通常のパイプの使用は不可能となるので
、構造の単純化に関して難点がある。

また、ヒートパイプ４内にタービン７を収納するため、
ヒートパイプ４と回転軸８とのシールが困難で、かつ作
動物質の蒸発と凝縮を行う熱交換部および出力を取出す
タービン７部の構成要素を独立して製作することが不可
能である。このためヒートバイブ単体として考えると１
伝熱面積と断熱部の寸法が大きくなシ、全体寸法も拡大
する欠点がある。

次に自然循環式のうち、低温度差利用の発電プラントを
第３図について説明する。この発電プラントは従来の火
力発電用ランキンサイクルを構成してお）、作動媒体と
して中間熱媒体と低沸点媒体を互に溶解してなる混合媒
体が用いられている。

まず、予熱器２１内の低沸点媒体を外部加熱Ａによシ予
熱した後、自然循環用ポインの気液分離器２３ヘフラツ
シュし、蒸発器２２の上昇管と下降管を介して、封入し
た混合媒体が自然循環流を形成する。一方、発生した低
沸点媒体蒸気はタービン７へ送られ、ここで断熱膨張し
てタービン７を回転させる。このタービン７の回転によ
シ、伝動機構８を介して発電４１１８が駆動して出力を
発生する。前記タービン７内で膨張した低沸点蒸気は凝
縮器２４へ送られ、ここで凝縮液化した後にポンプ２５
により再び予熱器２１へ送られる。

上述した発電プラントは、予熱器２１、蒸発器２２およ
び凝縮器２４などのシェルチューブ型熱交換器および複
数本の蒸発上昇管などからなシ、伝熱管として上昇管お
よびチューブの長さと数が多くなるため、熱交換器は非
常に大型化する欠点がある。

また作動媒体として溶解性の中間熱媒体と低沸点媒体を
用いているので、蒸発上昇管の内壁近傍は熱媒体に覆わ
れるから、管内沸騰熱伝達率が悪い。さらに、蒸気発生
のための蒸発器２２の構造は、自然循環用ボイラである
が、凝縮後の低沸点媒体を循環させるためにポンプ２５
を用いているので、加熱Ａ源である送風のためのプロワ
および凝縮器へ冷却液を送るポンプ（図示せず）などを
含めると、所内動力率は約３０チにもなるから、発電プ
ラントの性能が低下する原因となる。

〔発明の目的〕

本発明は上記にかんがみ所内動力率の低減、熱交換器の
小型化および性能向上をはかることが可能である熱サイ
フオン構造を用いて発電する高効率の中・小容量用熱サ
イフオン式発電装置を提供することを目的とするもので
ある。

〔発明の概要〕

本発明は上記目的を達成するために、垂直型熱サイフオ
ン式密閉容器内に作動媒体を封入して、その下部、中間
部および上部をそれぞれ蒸発部。

断熱部および凝縮部となし、この断熱部および凝縮部内
に高圧蒸気室および低圧蒸気室をそれぞれ設けると共に
、前記密閉容器の外部にタービンと発電機を設け、この
タービンと前記高圧蒸気室および低圧蒸気室とを断熱吸
入管および断熱排気管によシそれぞれ連通し、その高圧
蒸気室と低圧蒸気室内の両正力の圧力差によシ、タービ
ンを回転して発電機を１駆動させるようにしたことを特
徴とするものである。

〔発明の実施例〕

以下本発明の実施例を図面について説明するに先だって
、本実施例の基本構成を第４図について述べるに、熱サ
イフオン式密閉容器（１本のヒートパイプ）４は下部の
蒸発部４ａ、中間部の断熱部４ｂおよび上部の凝縮部４
Ｃの三部分からなシ、その断熱部４ｂ内に高圧蒸気室１
６ｂを、凝縮部４Ｃ内に低圧蒸気室１７をそれぞれ設け
ると共に、容器４の上方位置に小型のラジアル・タービ
ン７およびその回転軸８に取付けた発電機１８を設けて
構成されている。

上記のような基本構成からなる本実施例の作動原理につ
いて説明する。

蒸発部４ａに外部から熱Ａを加えると、容器４内に封入
された作動媒体は沸騰、蒸発して蒸気を発生し、この蒸
気の上昇流Ｃは断熱材２８で覆われた断熱部４ｂの高圧
蒸気室１６ｂ内に貯えられた後、蒸気上昇管１６ａと断
熱された吸入管１６Ｃを経てタービン７に流入する。こ
こで作動媒体蒸気は断熱膨張してタービン７を回転させ
、このタービン７の回転軸８を介して発電機１８が回転
されて出力する。一方、前記断熱膨張した低圧蒸気は、
断熱された排出管１６ｄを介して凝縮器４Ｃの低圧蒸気
室１７内に流入した後、この低圧蒸気室１７から噴出さ
れ、放熱Ｂによシ凝縮・液化して下降流りとなって降下
し、以降は再び上記と同様な作用を行う。

上述した本実施例によれば、従来の発電プラントの大型
化の原因となる熱交換器を一本のパイプで構成すること
によシ、著しく小型化することができるばかシでなく、
中・小容量の発電プラントに適用可能である。また本実
施例を必要に応じて多量生産すれば、仕様に応じた大容
量発、電プラントに拡大することも可能である。

次に上記実施例の容器４内に封入された作動媒体の循環
作用を第５図について説明する。

まず、封入する作動媒体としては、外部熱源変動による
蒸気爆発および不安定流動を防止するため、溶解性また
は非溶解性の中間熱媒体と低沸点媒体を用いる。

蒸発部４ａにおける自由液面上の圧力Ｐｇは下記（１）
式で表わされる。

Ｐ　ｗ　＝　Ｐ　ｖ　十ｒ　ｍ　Ｌ　ｂ　””川・・・
（１）ただし、Ｐ７：低沸点媒体と中間熱媒体の飽和蒸
気圧 γｍ：二媒体二相状態での比重量 Ｌｈ　：蒸発部の作動媒体の自由液面までの高さ また凝縮部４ｃにおける凝縮液面上の圧力Ｐｃは下ｍｌ
（乃式で表わされる。

Ｐｃ　＝Ｐ　ｘ　＋ｒ　ｔ−Ｌｘ　−・旧・・（２）た
だし、Ｐ、：飽和凝縮圧力 ｒＩ　：凝縮液の比重量 Ｌｔ　ｓ＃縮液の自由液面までの高さ 上記両圧力Ｐｒ＋　、Ｐｃが下記（３）式の関係にある
と、加熱と放熱により低沸点媒体は半永久的に自Ｐ　ｃ
　）　Ｐ　ｗ　・・・・・・・・団・（３）上記原理を
工業的に達成するためには、容器４内の圧力室、すなわ
ちタービン７の上・下流側に高圧蒸気室１６ｂおよび低
圧蒸気室１７をそれぞれ設け、特に発生蒸気流Ｃと凝縮
液流りとの間で熱交換が行われないような断熱構造にす
る必要がある。

次に上述の基本構成および原理に基づく本実施例の具体
的な構造を第６図について説明する。

第６図において、密閉容器４は下部の蒸発部４ａ、中間
部の断熱部４ｂ、上部の凝固部４Ｃからなシ、内部に互
に溶解しない熱媒体１１と低沸点媒体１２が封入されて
いる。この両媒体１１゜１２を仕切るために、容器４の
内部中間に低沸点媒体用仕切板１３が設けられると共に
、この仕切板１３と底部に設けた低沸点媒体噴出機構１
５を連結する低沸点媒体用下降管１３ａが設けられてい
る。

また、蒸発部４ａの内部には、熱媒体１１の循環作用を
安定にするために、仕切内管１４ａと同外管１４ｂが設
けられている。さらに凝縮部４Ｃの内部には、容器４の
外部上方に設置したタービン７の吸入側（高圧側）およ
び吐出側（低圧側）の各低沸点媒体蒸気１２ｂを、吸−
入管１６Ｃおよび吐出管１６ｄを介してそれぞれ収納す
る高圧蒸気室１６ａおよび低圧蒸気室１７が設けられて
いる。

なお、本実施例の設置を考慮して、蒸発部４ａと断熱部
４ｂの間の外部に蒸発部数付継手４ｄを、凝縮部４Ｃと
断熱部４ｂの間の外部に凝縮部取付継手４ｅをそれぞれ
取付けて外部ダクト（図示せず）との接続を容易にして
いる。

次に上記のように構成された本実施例の作用を説明する
。

容器４の蒸発部４ａを中、低温度熱源を有するダクトに
継手４ｄを接続して加熱Ａすると、その熱量は蒸発部４
ａの壁を介して内部に供給されるため、仕切外管１４ｂ
で仕切られた熱媒体１１が加熱される。この部分の熱媒
体１１層は外部からの温度変動を緩和させると共に、動
作中の蓄熱作用を持たせる役目をする。そして、低沸点
媒体仕切板１３内の低沸点媒体１２は、予熱されて噴出
機構１５から噴出して気泡を発生し、仕切内管１４ａと
仕切外管１４ｂとの間を熱媒体と低沸点媒体蒸気の二相
状態Ｅで上昇して気泡ポンプの作用を行う。

その後、蒸発部４ａの液面上で熱媒体１１と低沸点媒体
蒸気１２ｂの気液分離を行い、この蒸気１２ｂは上方の
高圧蒸気室１６ａＫ流入し、熱交換後の熱媒体１１は下
降管１３ａと仕切内管１４ａとの間を下降する。この際
、外部からの熱量不足のため、未沸騰分の低沸点媒体液
１２が熱媒体下降流Ｆに含まれても、循環流には本質的
に影響を及ぼさない。したがって、容器４が一度外部か
ら加熱Ａされると、蒸発部４ａでは半永久的に気泡ポン
プによる自然循環流が形成される。

一方、発生した低沸点媒体蒸気１２ｂは断熱材で覆われ
た断熱部４ｂ内を上昇し、さらに上昇管１６ａ内を上昇
して高圧蒸気室１６ｂ内に−たん蓄えられた後、吸入管
１６Ｃを流通してタービン７に導入される。この導入さ
れた低沸点媒体蒸気１２ｂは断熱膨張してタービン７を
回転させるので、その回転軸８に取付けた発電機１８も
回転して発電する。前記タービンとしてラジアル・イン
フロータイブのものを用いれば、軸流タービンよりも効
率を増大させることが可能である。

上記の断熱膨張した低沸点媒体蒸気１２ｂは、排出管１
６ｄを経て低圧蒸気室１７に蓄えられ、ここで噴出機構
１７８から低沸点媒体液１２中へ蒸気泡１２ａとして噴
出され、凝縮部４Ｃの外部を放熱Ｂすることによシ、管
内凝縮した低沸点媒体液１２中で同一成分同志の直接接
触凝縮を行う。

その結果、凝縮液化した低沸点媒体液１２の水頭差およ
び飽和凝縮圧力によシ、再び低沸点媒体液１２は蒸発部
４ａの噴出機構１５から噴出されて同一作用を繰返す。

前記容器４の蒸発部４ａおよび凝縮部４Ｃにおける各動
作原理と各効果を下記に詳述する。第７図ないし第９図
の符号のうち、第６図の符号と同一のものは同一または
該当する部分を示すものとする。

まず、第７図（ａ）に示す蒸発部４ａの横断面の微小要
素を考察すると、その蒸発部４ａの温度分布は同（ｂ）
に示すとおりである。蒸発部４ａの熱交換性能を表わす
熱貫流率Ｋｇは下記（４）式からめることができる。

ここで、外部加熱綜Ａが定まると、管外熱伝達率αＥ、
は決定され、″・また容器の材質と寸法により熱伝導率
λと管厚ｔが決定される。９′静内外の伝熱面積Ａ＋、
Ａ、はフィン効果を加味しである値に定まシ、不確定要
素である熱抵抗几の値は汚れ付着などによシ定まる。し
たがって、蒸発部４ａの熱貫流率Ｋｖは管内熱伝達率α
１により支配される。

そこで、管内の媒体の熱伝達を第８図について説明する
に、運転過渡期では同図（ａ）に示すように二様体１１
．１２が分離状態にある。例えば二様体１１，１２が非
溶解性のもので、中間熱媒体１１に比べて低沸点媒体１
２の比重が小さい場合には、同図（ａ）のように中間熱
媒体１１は自然対流熱伝達を生じ、低沸点媒体１２は加
熱源Ａ側で管内沸騰熱伝達を生ずるばかシでなく、二様
体界面では直接接触沸騰熱伝達が生ずる。

その後、定常運転では第８図（ｂ）に示すように、仕切
内管１４ａの内壁を熱媒体が覆い、二様体の二相上昇流
の主流は、二様体の直接接触沸騰熱伝達によシ低沸点媒
体蒸気泡１２ａが形成され、この仮想質量によシ上昇加
速流が生じて混合、かくはんが激しくなシ、ポンプがな
い状態で自然循環流を形成する。また、中間熱媒体１１
の比重が低沸点媒体１２より小さい過渡期も同様の現象
を生ずる。

したがって、定常運転時に限れば、非溶解性の：媒体を
封入し、低沸点媒体の比重および表面張力が中間熱媒体
よシ大きい場合、低沸点媒体は微細液滴ができるため、
直接接触の伝熱面積が大きくなるので、管内熱伝達率α
ｌは通常の間接式熱交換器の約２．５倍、プール沸騰の
約１．５倍になる。

このため本実施例の蒸発部では、伝熱面積が小さいのに
もかかわらず、伝熱性能は向上してポンプを使用しない
で自然循環力を形成することができるので、所内動力率
を低減することが可能である。

次に凝縮部４Ｃについて述べるに、上述の蒸発部の場合
と同様に、凝縮部４Ｃの熱交換性能を表わす熱貫流率Ｋ
ｃは下記（５）式からめることができる。

ここで熱貫流率Ｋｃを支配する重要因子は、蒸発部４ａ
と同様に管内熱伝達率αＣである。

運転過渡期では第９図（ａ）に示すように、従来の管内
膜状凝縮熱伝達が起り、定常運転時では同図（ｂ）に示
すように、凝縮液膜が厚くなつ゛Ｃ凝縮部４Ｃ内に溜シ
、その冷却媒体液内部でタービン吐出側の低沸点媒体蒸
気を噴出機構１７ａから気泡１２ｂとして噴出し、ここ
で同一成分同志の気液直接接触凝縮熱伝達が生ずる。

この場合、管内の凝縮性能は従来の膜状凝縮に比べて約
２倍向上する。まだ同図（Ｃ）に示すように凝縮部４Ｃ
の内壁に空隙率の高い繊維層１９を設けることにより、
さらに凝縮性能を向上させることが可能でちる。したが
って、凝縮部４Ｃの伝熱面積が小さいにもかかわらず伝
熱性能は向上する。

そこで、本実施例の熱効率η１を算出するに際しては、
蒸発部４ａと凝縮部４Ｃの伝熱面積の縮少および高性能
化と共に、タービン側での性能向上を第１θ図（ａ）　
〜（Ｃ）ノＦ−Ｖ、　Ｔ−８，ｈ−８の各線図を用いて
検討する必要がある。大容量発電におけるタービンとし
ては、一般に軸流タービンが用いられるが、本実施例の
ような中・小容量発電の場合には、ラジアル・インフロ
ータ−ビンを用いた方がタービン効率はよい。

この際、タービンにおける膨張比ＰＩ／ＰＩ［が小さい
場合でも効率は向上するので、第１０図（ａ）に示すよ
うに発生蒸気圧Ｐは軸流タービンの場合の圧力ｐ　ｌｘ
よシも低減して圧力ＰＩとなり、同図（ｂ）（Ｃ）に示
すように温度ＴＩとエンタルピｈ、の双方が低下する。

この場合、第４図の実施例において、特に作動媒体：フ
レオンＢ１１３、管外径：Ｄｏ＝０．２ｍ。

加熱量：Ｑｈ””１００ＫＷの条件下で、膨張比Ｐ　Ｉ
／　Ｐ　■に対する理論熱効率ηｔｈ、出力Ｌｔおよび
ヒートパイプ（容器）高さＬの関係を計算して得た結果
を図示すると第１１図のようになる。

この図よりタービンにお経ける膨張比ＰＩ／ＰＩ［の増
加と共に、理論熱効率ηｔｈおよび出力り、も増大し、
これに伴って容器高さＬも急増する。したがって、中・
小容量発電量として出力り、を１０ＫＷとすれば、蒸発
部および凝縮部の熱貫流率がシェルチューブの場合の値
を仮定し、その際の容器高さＬは１４４ｍ程度となり、
実際に本実施例では容器高さＬは１０ｍ以下となる。し
かも、膨張比は４以下となシ、タービン口径が小さい場
合の適正使用制限内にある。これよシ中・小容量発電機
を複数台設置すれば、綜合的に大容量発電に拡大するこ
とができる。

そこで、第１２図（ａ）に示すように産気３０の流通す
る加熱ダクト２９内に同一口径で同一性能を有する発電
機１８を多数配置し、あるいは同図（ｂ）に示すように
加熱源の大きい場合には、加熱ダクト２９の入口側の温
度レベルが高い所に大容量で口径の大きい発電機１８ａ
を、加熱ダクト２９の出口側の温度レベルが低い所に小
容量で口径の小さい発電機１８ｂをそれぞれ任意数設置
するようにしてもよい。なお第１２図（Ｃ）（ｄ）は同
図（ａ）（ｂ）のダクト２９内の温度と流れ方向との関
係を示したものである。

まだ、熱サイフオン式ヒートパイプを熱交換器として考
えれば、容器４の蒸発部４ａおよび凝縮部４Ｃの外壁を
、それぞれ加熱および放熱する流体として汚染したもの
が用いられる。例えば加熱流体として工場廃熱または地
熱水が、放熱流体として工業用水または冷却空気が用い
られる。

しだがって、容器（パイプ）４の蒸発部および凝固部の
外壁における管外熱伝達率を向上させるために、その外
壁を微細構造にしたものは汚れによる熱抵抗が大きくな
るので、第１３図（ａ）に示すようなハイフィン４ａｂ
を有するパイプ、または同図（ｂ）に示すような円板フ
ィン４ａｃを有するノぐイブ４を用いて伝熱面積を増大
させれば、蒸発部４ａおよび凝縮部４Ｃのパイプ長さを
最小限に設定できる。

さらに、パイプ内の凝縮熱伝達率を増加させるために、
凝縮部４Ｃの内壁に第１４図（ａ）に示す鋭角フィン４
ｆを、また同図（ｂ）に示すように内壁に溝４ｇをそれ
ぞれ設けてもよい。

第１５図に示す他の実施例は、任意数の容器４を並列に
設置すると共に、その各蒸発部４ａを廃熱ダクト２９内
に、各凝縮部４Ｃを冷却流体用ダクト３１内にそれぞれ
設置し、各容器４をその上方に設けた各タービン７にそ
れぞれ接続し、これらのタービン７を発電機１８に連結
した構成からなる。前記廃熱ダクト２９は廃熱流入口２
９ａと廃熱排出口２９ｂを有し、その廃熱ダクト２９内
を産気３０が流通している。また冷却流体用ダクト３１
は流入口３１ａと排出口３１ｂを有し、そのダクト３１
内を冷却流体３２が流通している。

このような構造の実施例によれば、発電機１８の発電量
を大幅に増加させることができる。

第１６図に示す他の実施例は、蒸発部４ａを地下３３中
に埋設し、地下熱３４を加熱源として利用した点が第１
５図に示す実施例と異な）、その他の構造は同一である
から説明を省略する。このように構成すれば、構造が簡
単となるから、製作費を節減することができる。

第１７図に示す他の実施例は、タービン７およびその回
転軸８に連結した発電＠ｉｓを地面３３に設置した点が
第４図に示す実施例と異なシ、その他の構成は同一であ
るから説明を省略する。このように構成しても、第４図
の実施例と同様な作用を行い、かつ同様な効果を発揮さ
せることができる。

第１８図に示す他の実施例は、作動媒体を内蔵する蒸発
器２２を下方位置に、凝縮器２４を上方位置にそれぞれ
設け、その両者２２．２４の間に一対のタービン７およ
びこの両タービン７の回転軸８に連結する発電機１８を
設け、前記タービン７の吸入側と蒸発器２２を蒸気上昇
管１６Ｃを介して連通ずると共に、タービン７の吐出側
と凝縮器２４を蒸気上昇管１６ｄを介して連通し、前記
蒸発器２２と凝縮器２４を凝縮液下降管１３ａを介して
連通した構成からなる。

このような構造、すなわち第４図に示す実施例のヒート
パイプ容器４を分割し、断熱部４ｂを省略すると共に、
この部分にタービン７と発電機１８を設置するように構
成しても、第４図の実施例と同様な作用を行わせること
ができる。しかも、本実施例（第１８図）によれば、前
記実施例（第４図）に比べて構造を簡単化し、かつ小型
化をはかることができる利点がある。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、蒸発部と凝縮部を
一体化することによシ、伝熱面積を大幅に縮小すること
ができるばかシでなく、凝縮部を蒸発部の上方に設置し
、水頭圧を利用して低沸点媒体を循環させることＫよシ
、ポンプを廃止し、かつ所内動力率を大幅に低減するこ
とができる。

さらに容器内に非溶解性の中間熱媒体と低沸点媒体を封
入することによシ、蒸発部および凝縮部内で二様体の直
接接触沸騰および凝縮熱伝達による管内熱伝達率を大幅
に向上させると共に、蒸発部および凝縮部の伝熱性能を
表わす熱貫流率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の垂直型ヒートパイプの縦断面図、第２図
は従来のヒートパイプ式熱機関の縦断面図、第３図は従
来の自然循環用発電プラントの系統図、第４図は本発明
の熱サイフオン式発電装置の一実施例の基本構成図、第
５図は同実施例の作動媒体の循環作用説明図、第６図は
本発明の熱サイフオン式発電装置の一実施例の縦断面図
、第７図（ａ）（ｂ）は同実施例の蒸発部の横断面図お
よび縦断面図、第８図（ａ）（ｂ）はそれぞれ過渡運転
時および定常運転時の蒸発部の縦断面図、第９図（ａ）
（ｂ）は過渡運転時および定常運転時の凝縮部の縦断面
図、第９図（Ｃ）は凝縮部内周面に繊維層を設けた縦断
面図、第１０図（ａ）〜（Ｃ）はそれぞれｐ−ｖｓ図、
Ｔ−８線およびｈ　−ｓ線図、第１１図は本実施例の膨
張比と出力、理論熱効率および容積高さとの関係を示す
図、第１２図（ａ）（ｂ）′ト、（ｃ）（ｄ）は、同一
ロ径ト異ロ径ノ多数の発電機をそれぞれ加熱ダクト内に
配置した場合の横断面および各加熱ダクト内の温度と流
れ方向との関係を示す図、第１３図（ａ）（ｂ）は外壁
にハイフィンおよび円板フィンをそれぞれ設けた蒸発部
および凝縮部の部分縦断面図、第１４図（ａ）（ｂ）は
内壁に鋭角フィンおよび溝をそれぞれ設けた凝縮部の縦
断面図、第１５図ないし第１８図は本発明に係わ′る他
の各実施例の縦断面図である。 ４・・・密閉容器、４ａ・・・蒸発部、４ｂ・・・断熱
部、４　ｃ　＝−凝縮部、４　ａ　ｂ、　４　ａ　Ｃ，
４ｆ・フイ７．７・・・タービン、１１・・・中間熱媒
体、１２・・・低沸点媒体、１６ｂ・・・高圧蒸気室、
１６Ｃ・・・断熱吸入管、１６ｄ・・・断熱排出管、１
７・・・低圧蒸気室、１８・・・発電機、２２・・・蒸
発器、２４・・・凝縮器、２９・・・加熱ダクト、３０
・・・放熱ダクト、３３・・・地中、Ｅ・・・上昇流、
Ｆ・・・下降流。 代理人　弁理士　秋本正実 翁２図 ４−ＣＬ 噌３図 弔１２ ＣＯ−） 図 （ｂ） ￥１６図 ４−（Ｌ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、垂直型熱サイフオン式密閉容器内に作動媒体を封入
   して、その下部、中間部および上部をそれぞれ蒸発部、
   断熱部および凝縮部となし、この断熱部および凝縮部内
   に高圧蒸気室および低圧蒸気室をそれぞれ設けると共に
   、前記密閉容器の外部にタービンと発電機を設置し、こ
   のタービンと前記高圧蒸気室および低圧蒸気室とを断熱
   吸入管および断熱排出管を介してそれぞれ連通し、その
   両蒸気室内の測圧力の圧力差により、タービンを回転し
   て発電機を駆動させるようにしたことを特徴とする熱サ
   イフオン式発電装置。 ２、上記作動媒体として、溶解性ある−いは非溶解性の
   中間熱媒体および低沸点媒体を用いることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の熱サイフオン式発戒装置。 ３、上記蒸発部内を多重管構造にして流路を任意数形成
   し、これらの流路に熱交換を行う二媒体の上昇流および
   下降流をそれぞれ流通させるようにしたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項または第２項記載の熱サイフオ
   ン式発屯装置。 ４、上記凝縮部内に設けた低圧蒸気室の周壁に蒸気噴出
   機構を設け、前記凝縮部内で同一成分の蒸気と液体を直
   接に熱交換させるよう、にしたことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項ないし第３項のうちの任意の１項記載の
   熱サイフオン式発電装置。 ５、上記凝縮部の内壁と外壁および蒸発部の外壁にフィ
   ンをそれぞれ設けたことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項ないし第４項のうちの任意の１項記載の熱サイフオ
   ン式発電装置。 ６、上記密閉容器およびタービンをそれぞれ並列に任意
   数設置し、その各密閉容器の各蒸発部および各凝縮部を
   加熱ダクトまたは地中および放熱ダクト内にそれぞれ収
   納したことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第
   ５項のうちの任意の１項記載の熱サイフオン式発電装置
   。 ７、作動媒体を内蔵する蒸発器を下方位置に、この蒸発
   器に連通ずる凝縮器を上方位置にそれぞれ設け、前記蒸
   発器と凝縮器との間にタービンおよび発電機を介在させ
   、このタービンの吸入側および吐出側を蒸発器および凝
   縮器にそれぞれ連通したことを特徴とする熱サイフオン
   式発電装置。