JPH04283366A

JPH04283366A - ブレーブ効果を利用したエネルギの発生方法とその設備

Info

Publication number: JPH04283366A
Application number: JP3323302A
Authority: JP
Inventors: Rudolf Mueller; ルドルフ、ミュラー; Eike J W Mueller; アイケ、ヨット、ベー、ミュラー
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-12-07
Filing date: 1991-12-06
Publication date: 1992-10-08
Also published as: CH683281A5; IL100228A0; US5161377A; EP0490811A1; IL100228A

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ブレーブ効果（沸騰液
体膨張蒸気爆発（Ｂｏｉｌｉｎｇ　Ｌｉｑｕｉｄ　Ｅｘ
ｐａｎｄｉｎｇ　Ｖａｐｏｕｒ　Ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ）
を利用した（電気）エネルギの発生方法とその設備に関
する。

【０００２】

【従来の技術】今日において熱力学的エネルギは２つの
公知の方式で発生される。その一つの方式は、水蒸気を
発生し、これを過熱範囲まで加熱し、この蒸気を単段式
あるいは多段式タービンを通して連続的に膨張すること
である。もう一つの方式は、爆発燃焼設備においてエネ
ルギを発生することである。この両方式は既に十分に知
られているので、詳しい説明は省略する。

【０００３】種々の爆発事故によって新たな効果（現象
）が注目される。この効果は従来においては十分な物理
学的な説明を見い出すことなしに種々の専門文献に記載
されている。この効果は専門文献において略称「ブレー
ブ＝ＢＬＥＶＥ」として知られている。この「ＢＬＥＶ
Ｅ」は　Ｂｏｉｌｉｎｇ　ＬｉｑｕｉｄＥｘｐａｎｄｉ
ｎｇ　Ｖａｐｏｕｒ　Ｅｘｐｌｏｓｉｏｎの頭文字をと
って名付けたものである。それについての詳しい記事は
、米国の雑誌「アメリカン　　サイエンチスト」１９７
６年３月／４月号（第６４巻）、マサチュセッツ工科大
学のロバート　　Ｃ．ライド博士が著している。この記
事においてロバート　　Ｃ．ライド博士は、題名「超加
熱液体（Ｓｕｐｅｒ　Ｈｅａｔｅｄ　Ｌｉｑｕｉｄｓ）
」の論文中においていわゆるブレーブ爆発の従来の常識
的な知識を述べている。ここには単純な実験において、
単位長さ当たりの巻回ターン数が上向きに増大している
ように加熱線で巻回されている気泡柱について記載され
ている。この気泡柱内には加熱されたゲスト液体が存在
している。気泡柱の下端に試験液体の液滴が注入される
。ガス液体が、気泡柱の下側部分において温度が試験液
体の沸騰温度直下になり、気泡柱の上側部分における温
度が沸点以上に上昇するように加熱される。気泡柱内を
上昇する試験液体の液滴は従って沸点以上にいわゆる過
熱範囲まで加熱される。ゲスト液体内には不純物が全く
存在しないので核形成は行われず、これによって蒸発に
とって必要な気泡形成は行えない。試験液体の液滴はい
まや連続的に上昇し、過熱され、全く斬新に爆発する。

【０００４】これと同じ効果は、加圧状態の液状ガスを
飽和蒸気限界近くまで加熱し、その後で等温で瞬間的に
膨張させることによっても達成でき、その場合強烈な爆
発を生ずる。例えば黒色火薬の爆発の圧力経過とブレー
ブ爆発の圧力経過とを比較した結果、ブレーブ爆発の圧
力は約３倍強く、圧力が発生し再び減少するまでの反応
時間が普通の爆発の１０分の１に過ぎないことを確認し
ている。普通の爆発の場合には約５０ミリ秒以内の時間
で進行するが、過熱蒸気爆発は僅か約３ミリ秒以内の時
間で進行する。

【０００５】あらゆる試験および観察にも拘わらず、従
来においてはこのブレーブ効果をエネルギに利用する試
みはなされていない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は従って
、ブレーブ効果を利用してエネルギを発生する方法とそ
の設備を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によればこの目的
は、液化ガスを一過程あるいは数過程で加圧下において
飽和蒸気曲線がその液化ガスの過熱限界曲線の上を走っ
ている範囲における飽和蒸気限界まで加熱し、その過熱
済みの液化ガスを圧力および温度条件を制御した状態に
おいて絞り弁を介して反応室に流入させ、その場合液化
ガスが核形成核を形成しながら爆発し、その圧力が飽和
蒸気曲線の範囲から過熱限界曲線まで低下し、爆発の際
に発生したガスをエネルギ発生機械に導くことによって
達成される。この方法に基づいて運転する設備は特許請
求の範囲の請求項７に記載されている。ガス損失を避け
るために、本発明に基づく方法は密閉ガス回路において
実施される。本発明に基づく方法の別の有利な実施態様
は請求項３〜６に記載され、請求項７記載の設備の実施
態様は請求項８〜１０に記載されている。

【０００８】以下図に示した実施例を参照して本発明を
詳細に説明する。

【０００９】

【実施例】図２における設備が物理学的にどのように経
過するかは図１の線図から理解できる。この図１の温度
・圧力線図はプロパンに対するものである。この線図に
おける細線で示されている曲線ａは飽和蒸気曲線である
。これは圧力が１バール、温度が約−４０℃の点Ｆで始
まっている。曲線ａはその点Ｆから圧力が約４２バール
、温度が約９５℃の最高点Ａまで湾曲した経過で連続的
に上昇している。その下側にあり急勾配で直線的に経過
する曲線ｂはいわゆる限界曲線である。この限界曲線ｂ
は正しくは過熱限界曲線と呼ぶ。この限界曲線ｂは圧力
が１バールで温度が約５２℃の点Ｇで始まり、圧力が約
４２バール、温度が約９５℃の最高点Ａまで真っ直ぐに
上昇している。プロパンは点Ａまでの飽和蒸気曲線ａの
上側においてガス状であるが過熱されておらず、点Ａの
上側では液体はもはや存在せず、超臨界状態と呼び、限
界曲線ｂの下側においてプロパンは過熱ガスの形で存在
する。両曲線ａ，ｂ間の範囲においてプロパンは液体状
態にある。プロパンを約１２バールの圧力で約４０℃の
温度に、即ち図中においてほぼ点Ｂに相応する温度まで
加熱すると、瞬間的な圧力低下によって点Ｃに到達する
が、それにも拘わらず、限界曲線ｂがここでは超過され
ないので、単に圧力を減少するだけでプロパンを過熱ガ
スの範囲に遷移することはできない。これは、２０バー
ル以上の圧力において約５３℃以上の温度に加熱した際
にはじめて可能となる。本発明に基づく方法の場合、好
ましくはプロパンを約６５℃の温度まで加熱し、圧力を
約２５バールまで高める。これは線図における点Ｄにほ
ぼ相応している。等温のまま約１０バールまで瞬間的に
圧力を低下すると、過熱限界曲線ｂ上において点Ｅに到
達する。この点Ｄから点Ｅまでのいわゆる反応膨張はブ
レーブ・爆発を発生する。その場合、高速のガス・液体
混合物が生ずる。その速度はベンチュリ管内において動
圧に変換され、その際、液体は凝縮液として沈降し、ガ
スは膨張するためにタービンを通して排出される。ガス
は膨張し、冷却し、再び出発点Ｆに戻るまで凝縮する。

【００１０】この理論的な経過は図２の設備において行
われる。プロパンはそれが凝縮液の形で下側部分に存在
している膨張室７からポンプ１によって吸い込み管２０
を介して吸い出され、圧力配管２１を介して第１の熱交
換器２に導かれる。ここで熱量Ｑが導入され、プロパン
は約４０〜５０℃の温度に加熱される。圧力配管２１内
の圧力Ｐ１　は約３０バールであり、温度Ｔ１　は約−
２０℃である。続く搬送配管２２内では同じ圧力Ｐ１　
をしており、温度Ｔ２　は約４０〜５０℃に高くなって
いる。続く第２の熱交換器３において、プロパンが約６
０〜７０℃の温度Ｔ３　になるまで更に熱量Ｑが導入さ
れる。温度Ｔ３　となっている導入配管２３を介して液
状プロパンがいわゆる予膨張弁１０に到達する。プロパ
ンはそこから約２５バールの圧力で流出し、約７〜１７
バールの圧力のブレーブ反応室４あるいは図示していな
いベンチュリ管に到達する。その膨張中において毎ミリ
秒当たり約１００万個／ｍｍ３　の核形成核が生じ、こ
れはその後でブレーブ爆発を引き起こし、その際、大量
のガスおよび少量の凝縮液が生ずる。ブレーブ反応室４
内の下側部分に沈降した凝縮液はポンプ１２によって戻
り配管２４を介して第２の熱交換器３に戻され、それま
での温度Ｔ３　まで再び加熱される。プロパンガスはブ
レーブ反応室４から放出配管２５を介して、発電機６に
連結されているガスタービン５に流入する。ガスタービ
ン５並びに発電機６は密閉膨張室７の中に直接密閉して
収納されている。ガスタービン５から流出するガスは更に冷却し、凝縮液
８として沈降し、循環を最初から始める。ガスタービン
５によってポンプ１を駆動することもできる。放出配管
２５内における圧力Ｐ３　および温度Ｔ３　は連続的に
監視され、それに応じて予膨張弁１０は調整装置９によ
って制御される。

【００１１】最も簡単な形で図示した図２における設備
の効率は、第２の密閉二次回路が補助的に装備されるこ
とによって改善され、その連続的な過程が一層保証され
る。これは一次回路における幾つかの変更も条件づける
が、これは運転を変化することはない。

【００１２】次に図３を参照して一次回路についてもう
一度簡単に説明し、ここでは主に変更点についてだけ説
明する。図２と同一要素はそれと同一の符号を利用して
説明する。プロパンガス凝縮液８は膨張室７から吸い込
み管２０を介してポンプ１によって圧力配管２１に搬送
される。この圧力配管２１は既に述べたように熱交換器
２に通じている。圧縮液化プロパンガスはこの熱交換器
２内で更に加熱される前に、中間熱交換器４０を予め貫
流され加熱される。既に約４０℃に加熱されている媒体
（プロパン）は搬送配管２２を介して、図１における設
備の第２の熱交換器３に相応した熱交換器に到達する。その間に二次回路による一次回路のもう１つの熱伝達個
所４１がある。ここで約１０℃の一次回路の媒体は約４
０℃に加熱される。液化プロパンガスは第２の熱交換器
３から導入配管２３を介して予膨張弁１０に到達し、そ
こから更に、ここでは具体的なブレーブ反応室に開口し
ておらずその反応室に一体化されている放出配管２５を
介して、カピザ（Ｋａｐｉｚａ）タービンあるいは間欠
運転形バンケルモータ（Ｗａｎｋｅｌｍｏｔｏｒ）　に
到達する。そこから流出したガスは再び膨張室７に戻さ
れる。これによって未反応凝縮液は直接に膨張室７に導
かれるので、ポンプ１２および戻り配管２４は要らなく
なる。

【００１３】ブレーブ反応が行われないもっと詳しく説
明すべき二次回路は、流れ的には一次回路と逆に進行す
る。コンプレッサ４３から圧縮媒体好ましくは冷媒例え
ばプロパンガスは圧力配管４２を介して熱伝達個所４１
に到達する。ここで一次回路が加熱され、その二次回路
の圧力配管４２内における約４０℃の媒体は約１５℃ま
で冷却される。

【００１４】圧力配管４２は最終的に中間熱交換器４０
に開口し、そこで二次回路の約１５℃の媒体は約−２５
℃まで冷却され、その際に一次回路を加熱する。媒体は
二次回路における戻り配管４４および膨張弁４５を介し
て約−５０℃に冷却され、これはタービン５から流出す
る膨張室７内におけるガスによって再び約−３５℃に加
熱される。媒体は吸い込み管４７を介して膨張室７から
再びコンプレッサ４３に到達する前に、もう一度熱交換
器４８を通して導かれる。この場合媒体がもう一度加熱
される。その際、二次回路の戻り回路におけるこの熱交
換器４８において必要な熱量は大気から吸収される。こ
の場合、熱交換器３の約３０℃の温かい排気あるいは一
次回路の水蒸気を二次回路における熱交換器４８に対す
る供給空気あるいは水蒸気として利用することもできる
。

【００１５】

【発明の効果】本発明によれば、ブレーブ効果を利用し
て有効にエネルギを発生することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく方法の経過を明らかにする温度
・圧力線図。

【図２】本発明に基づく設備の概略系統図。

【図３】補助的な二次回路を有する図２における設備の
変形例の概略系統図。

【符号の説明】

１　　ポンプ２　　熱交換器３　　熱交換器７　　膨張室８　　凝縮液９　　制御装置１０　　予膨張弁１１　　安全弁１２　　ポンプ２２　　搬送配管２３　　導入配管２４　　戻り配管２５　　放出配管４０　　熱交換器４１　　熱伝達個所４３　　コンプレッサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液化ガスを一過程あるいは数過程で加圧下
において飽和蒸気曲線がその液化ガスの過熱限界曲線の
上を走っている範囲における飽和蒸気限界まで加熱し、
その過熱済みの液化ガスを圧力および温度条件を制御し
た状態において絞り弁を介して反応室に流入させ、その
場合液化ガスが核形成核を形成しながら爆発し、その圧
力が飽和蒸気曲線の範囲から過熱限界曲線まで低下し、
爆発の際に発生したガスをエネルギ発生機械に導くこと
を特徴とするブレーブ効果を利用してエネルギを発生す
る方法。
【請求項２】密閉ガス回路において実施することを特徴
とする請求項１記載の方法。
【請求項３】１バールの液状ガスを２５バールの圧力に
し、その後第１の過程においてまだブレーブ爆発が生じ
ない温度まで加熱し、次いで第２の過程においてブレー
ブ爆発が生ずる範囲まで加熱することを特徴とする請求
項２記載の方法。
【請求項４】プロパンで実施することを特徴とする請求
項１記載の方法。
【請求項５】フレオン（商標）で実施することを特徴と
する請求項１記載の方法。
【請求項６】液化プロパンを第１の過程において約４０
〜５０℃に加熱し、第２の過程において約６０〜７０℃
に加熱することを特徴とする請求項３又は４記載の方法
。
【請求項７】ブレーブ反応後において媒体の高い速度を
動圧に変換することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項８】請求項１ないし７のいずれか１つに記載の
方法を実施するための設備において、この設備の最低圧
力がかかっている膨張室（７）からポンプ（１）によっ
てガスの凝縮液（８）が吸い上げられ、第１の熱交換器
（２）に加圧状態で送られ、液状ガスがこの熱交換器（
２）を貫流して加熱され、配管（２２）を介して第２の
熱交換器（３）に送られ、そこで更に加熱され、別の配
管（２３）および予膨張弁（１０）を介して反応室（４
）に送られ、この反応室（４）内においてブレーブ爆発
が行われ、そこから放出配管（２５）が膨張室（７）内
のタービン（５）に通じていることを特徴とするブレー
ブ効果を利用したエネルギの発生設備。
【請求項９】反応室（４）内に沈降する凝縮液をポンプ
（１２）によって第２の熱交換器（３）に戻す戻り配管
（２４）が存在していることを特徴とする請求項８記載
の設備。
【請求項１０】第２の熱交換器（３）が安全弁（１１）
を装備していることを特徴とする請求項８記載の設備。
【請求項１１】放出配管（２５）内におけるガスの圧力
（Ｐ３　）および温度（Ｔ３　）の大きさに応じて予膨
張弁（１０）を制御する制御装置（９）が存在している
ことを特徴とする請求項８記載の設備。
【請求項１２】請求項１ないし３のいずれか１つに記載
の方法を実施するための設備において、ブレーブ反応に
とって必要なガスが一次回路内を循環され、そのガスの
凝縮液（８）がポンプ（１）によって膨張室（７）から
第１の熱交換器（２）に搬送され、そこから第２の熱交
換器（３）に送られ、そこからブレーブ反応温度に加熱
された液状ガスが予膨張弁（１０）を介して、エネルギ
発生機械の一体構造部品である反応室に導かれ、膨張し
たガスがそこから再び膨張室（７）に戻され、更に密閉
二次回路が設けられ、この二次回路が一次回路と逆向き
に貫流され、二次回路における媒体がコンプレッサ（４
３）から、一次回路における第１の熱交換器と第２の熱
交換器との間に配置された熱伝達個所（４１）に送られ
、ここで二次回路が熱を一次回路に放出し、次いで二次
回路の媒体が一次回路における第１の熱交換器とポンプ
との間に配置された中間熱交換器（４０）に導かれ、そ
こで二次回路が更に熱を一次回路に放出し、更に二次回
路の媒体が一次回路の凝縮液（８）を通って導かれ、加
熱され、最後に二次回路の媒体がこれをもう一度加熱す
る熱交換器（４８）を介してコンプレッサ（４３）に到
達することを特徴とするブレーブ効果を利用したエネル
ギの発生設備。
【請求項１３】一次回路の第２の熱交換器（３）が工業
排気によって貫流され、この熱交換器の排気が二次回路
における熱交換器の吸気と交差され、そこで二次回路に
おける媒体を加熱することを特徴とする請求項１２記載
の設備。
【請求項１４】熱源（Ｑ）が熱原動所の蒸気タービンか
ら出される水蒸気であることを特徴とする請求項７ない
し１２のいずれか１つに記載の設備。