JPH031599B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は、例えば海水の表層と深層の温度差
を利用して発電する如き低温度差発電プラント或
いはヒートポンプ等に用いられる流下液膜式蒸発
器の改良に関する。

（従来の技術） 第４図に系統図を示して、低温度差発電プラン
トの概要を説明する。高熱源の比較的高温の流体
を蒸発器ａに導き入れて、作動媒体（たとえばフ
ロン等の低沸点媒体）を加熱蒸発させ、この蒸気
をタービンｂに導入して膨張仕事をさせ、タービ
ンｂを駆動させる。このタービンｂの駆動により
発電機ｃを回転させ、発電する。このタービンｂ
で膨張した排出蒸気は、凝縮器ｄにて、低熱源の
比較的低温の流体により凝縮され、一旦タンクｅ
に貯溜される。この貯溜された凝縮液は、循環ポ
ンプｆによつて再び蒸発器ａに戻されるようにな
つている。そして、前記蒸発器ａからの蒸発量
は、常に一定に保持され、発電機ｃの負荷変動に
対しては、タービンバイパスｇを開閉することに
よりタービンｂの駆動力を調節する。

第５図にヒートポンプの系統図を示し、概要を
説明する。工場の排熱等の比較的低温の熱源（温
排水等）から流体を蒸発器ｈに導き入れて、作動
媒体を加熱蒸発させ、その蒸気を、圧縮機ｉへ供
給し昇圧、昇温し、凝縮器ｊにて凝縮することに
より、比較的高温な熱源の流体を更に加熱する。
凝縮した作動媒体は、膨張弁ｋにて膨張、温度降
下し、蒸発器ｈに再び戻される。

従来、この種の低温度差発電プラント及びヒー
トポンプの蒸発器は、作動媒体側（蒸発側）の熱
伝達性能が悪く、大型化する傾向にある。そこ
で、作動媒体側の伝熱促進を行ないコンパクト化
を図つているが、それは、すべて核沸騰による伝
熱促進であり、満液式の蒸発器つまり横型蒸発器
に限られている。しかし、プラント全体のスペー
ス及びヒートポンプ設置スペースを考慮に入れる
と蒸発器は縦型の方が望ましい。

縦型蒸発器としては縦型流下液膜式蒸発器が考
えられる。しかし縦型流下液膜式蒸発器では、作
動媒体側（蒸発側）の熱伝達機構が、膜状凝縮の
熱伝達機構と似ており、核沸騰による伝達促進は
不可能である。そこで、膜状凝縮の伝達促進管を
使用して、伝達促進を行ない、約４倍程度の促進
率を得ているのが実状である。

（発明が解決しようとする問題点） 上記膜状凝縮を行う伝熱促進管には種々のもの
があるが、縦型流下液膜式蒸発器に用いられるの
は、第６図に示したように、外周部長手方向に多
くの溝を形成されたフルーテツド管ｌである。こ
のフルーテツド管ｌを用いた場合、第７図に示す
ように外周部を液膜ｍが流下する間に流下方向に
垂直な横波を生じ、その際表面張力の作用により
液膜ｍは溝の頂部（crest）ｎを跨いで隣接する
溝の液膜と連なるようになる。このように溝の頂
部ｎに液膜が間欠的に形成されつつ流下する結
果、蒸発が起こり易く熱伝達性能が向上すること
となる。

ところが、かかるフルーテツド管では長手方向
に液膜が流下するのに伴い随時蒸発が進行し、下
方に至るにつれて液膜が薄くなつてしまう。した
がつて伝熱管下部においてもその表面が乾燥して
しまわないようにするには、相当な流下量が必要
であるが、逆に流下量が多くなると伝熱管上部で
液膜が厚くなりすぎ、伝熱促進の十分な効果を期
待できなくなる。つまり、フルーテツド管を用い
ても長手方向に一様な熱伝達促進が行われるわけ
ではない。

本発明は伝熱管の長手方向に一様な蒸発熱伝達
を行うことのできる流下液膜式蒸発器を得ること
を目的としている。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明は、垂直に配設された伝熱管の外周に挿
通されたリング状の絶縁スペーサと、該絶縁スペ
ーサに設けられた伝熱管長手方向の流体分配孔
と、前記伝熱管の外周に対峙され前記絶縁スペー
サに挿通された線状電極とを備えた流下液膜式蒸
発器である。

（作用） 上記の構成において、伝熱管の周囲に対峙され
た線状電極に高電圧を印加しつつ伝熱管外周面に
沿つて液膜を流化させると、液膜は線状電極側に
吸引され、この結果伝熱管の表面における液膜が
薄くなつて蒸発熱伝達が促進されることとなる。
しかして伝熱管の長手方向下方に至ると蒸発が進
行して表面が乾燥するが、適宜の位置に設けられ
た絶縁スペーサにより、線状電極に吸引された流
化液を流体分配孔を介して再び伝熱管表面に導く
ようにし、ひき続き蒸発を行わしめるようにす
る。

このように、本発明によれば、流下する液を線
状電極側に吸引しつつ蒸発を行わせ、適宜の位置
に設けた絶縁スペーサにより吸引された液を再び
伝熱管表面に戻してひき続き蒸発を行わせること
ができ、上記絶縁スペーサを伝熱管の長手方向に
１〜数ケ所その長さと液の量に応じて設けること
で、伝熱管表面の液膜を長手方向に薄くして一様
な蒸発を行わせることができることとなる。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例を示すもので、垂直
に設置された平滑な伝熱管１の外周にはリング状
の絶縁スペーサ２が挿通して固定され、この絶縁
スペーサ２に上記伝熱管１の表面から等距離の位
置に対峙して配設された多数の線状電極３が挿通
されている。また絶縁スペーサ２には伝熱管１の
長手方向に液体分配孔４が線状電極３と互い違い
になるよう伝熱管１と対向して設けられている。

しかして、伝熱管１内部に加熱媒体を供給しさ
らに各線状電極３に高電圧を印加しつつ伝熱管１
の上部よりその表面に沿うよう蒸発させる流体を
流下させると、第２図に示すように、伝熱管１の
表面を流化する液膜５は線状電極３に引き寄せら
れ、その結果この線状電極３に対向しない部分の
液膜５は薄い層になつてこの部分は極めて蒸発し
易くなる。

この状態で液膜５は伝熱管１の長手方向下方へ
流下するが、流下するに伴い上記線状電極３に対
向しない部分の液膜は急激に蒸発し、ついにはこ
の部分は乾燥し、流下液は伝熱管１と線状電極３
に挟まれた領域のみを流下することとなる。この
ように乾燥部分が現れ始める部位には、第３図に
示すように、絶縁スペーサ２が介挿されており、
上記伝熱管１と線状電極３に挟まれた領域や線状
電極３自体に沿つて流下した流下液は、絶縁スペ
ーサ２の上面でその流れを阻止され、この絶縁ス
ペーサ２に設けられた流体分敗孔４へ導かれて再
び伝熱管１の表面に沿つた液膜としてひき続き下
方へ流下することとなる。このとき、流体分配孔
４が線状電極３と対向しない部位に開口している
と、蒸発を促進するにはより効果的である。

上記絶縁スペーサ２の流体分配孔４から流出し
た流下液は、前述の場合と同様に、一部が線状電
極３に引き寄せられる結果、残りの線状電極３に
対向しない部分の液膜が薄い層となり、蒸発を促
進されることとなる。

なお、伝熱管１の長さや径、流体の量等に応
じ、絶縁スペーサ２を管の長手方向に離間して複
数個設けるようにすれば、蒸発効率を最大限に高
めることができる。また流体分配孔４の数や位置
についても、流量に応じて適宜設定すれば性能を
向上することができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明は伝熱管に線状電極
を対峙したうえ、流体分配孔を備えた絶縁スペー
サを介挿したものであるから、本発明によれば、
流下する液の膜厚の薄い部分を管の長手方向に均
等に発生させることができ、蒸発熱伝導率を向上
して蒸発効率を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る流下液膜式蒸
発器の要部を示す斜視図、第２図は液膜が線状電
極３に吸引される様子を示す図、第３図は絶縁ス
ペーサにより流下液が分配される様子を示す図、
第４図は低温度差発電プラントの系統図、第５図
はヒートポンプの系統図、第６図はフルーテツド
管の概略を示すもので、第６図ａは断面図、第６
図ｂは正面図、第７図はフルーテツド管を作用を
説明する図である。 １……伝熱管、２……絶縁スペーサ、３……線
状電極、４……流体分配孔、５……液膜。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 垂直に配設された伝熱管の外周に挿通された
   リング状の絶縁スペーサと、該絶縁スペーサに設
   けられた伝熱管長手方向の流体分配孔と、前記伝
   熱管の外周に対峙され前記絶縁スペーサに挿通さ
   れた線状電極とを備えた流下液膜式蒸発器。