JPH0518618Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、低温度差、例えば海水の表層と深層
の温度差を利用して発電する海洋温度差プラント
に使用される流下液膜式蒸発器の改良に関する。

（従来の技術） この種のプラントは、高熱源として表層海水、
低熱源として深層海水を利用し、作動流体にはフ
ロン、アンモニア等の低沸点媒体を使用する。

第１図にその系統図を示し詳細に説明する。符
号１１は表層海水を加熱媒体として利用する蒸発
器であつて、この蒸発器１１で発生した蒸気は、
タービン１２へ導入され、例えば、発電機１３を
回転させて電気エネルギへ変換される。タービン
１２で仕事を終えた蒸気は、凝縮器１４へ導か
れ、ここで深層海水によつて凝縮される。凝縮し
た作動流体は、回収容器１５を経て循環ポンプ１
６により昇圧され、再び蒸発器１１へ戻され、以
下、このサイクルを繰り返す。発電機１３の負荷
変動に対しては、タービンバイパス弁１７を開閉
するので、蒸発器１１からの作動流体の蒸発量は
一定である。なお、符号１８は主蒸気止め弁を示
している。

従来、この種のプラントでは蒸発器１１とし
て、プレート式、プール沸騰式、流下液膜式等が
提案されている。一般に、これら海洋温度差発電
プラントでは、プラント効率が低く、広い設置ス
ペースを必要とするため、タービン出力の増大に
伴つて、機器が巨大化し、陸上での設置が困難と
なる。また、これらの海洋温度差発電プラントで
は、海水側のわずかな圧力損失の増減が、タービ
ン１２の送電端出力を左右するため、取水海水を
陸上まで圧送することは、得策とはいえない。そ
のため大形プラントでは、海上設置（浮揚）形が
検討されている。この場合、上述の各機器はパー
ジ上に設置されるため、コンパクトな機器配置を
行なう必要があり、一般的な横形蒸発器よりも縦
形に構成される流下液膜式蒸発器が用いられる。

第２図にこの種の蒸発器の一例を示す。加熱流
体（表層海水）は、海水入口２１から上部水室２
２に送られ、蒸発器胴２３の長手方向に沿つて配
置された伝熱管２４の管内側を流下する。一方、
被加熱流体（フロン、アンモニア等）は蒸発液入
口２５から供給され、仕切板２６により区画され
た分配室２６ａ内になる液面高さＨを保つて貯蔵
される。被加熱流体はここから少しづつ伝熱管２
４の外表面に沿つて流下し、このとき伝熱管２４
の外表面に液膜を形成しながら伝熱管２４の内側
を通る加熱流体と熱交換し、蒸発して一部が蒸気
となつて蒸気出口２７から排出される。蒸発しき
れなかつた被加熱流体は、図示しない再循環ポン
プにより昇圧され、第１図に示される循環ポンプ
１６で昇圧された被加熱流体とともに再び器内に
供給される。なお、図示は省略されるが、蒸発器
には伝熱管２４を流れた加熱流体を受け入れる下
部水室が備えられる。

第３図は上述した蒸発器において用いられる蒸
発液の分配手段を示している。この分配手段は分
配室２６を区画している仕切板２８によつて支持
された分配管２９によつて環状の分配口３０を形
成したものである。この図に示されるようなある
液面高さＨを有する液体は、伝熱管２４と伝熱管
２９との間に形成される分配口３０を通過すると
きに流量が制限され、伝熱管２４の外表面に薄い
液膜が形成されるようになつている。

（考案が解決しようとする課題） ところで、この種の蒸発器において、伝熱性能
を十分に発揮するためには、流下する流体の流量
をできるだけ多くして、均一で安定な液膜を形成
することが必要である。しかしながら、流体の流
下量を多くすると、蒸発しきれない量が増え、再
循環ポンプの駆動動力が増大し、発電端出力の減
少につながる。つまり、伝熱性能の面から言え
ば、流体流下量は多いほど良いが、流体流下量が
多いと再循環流量が増え発電端出力が減少するこ
とになる。かかる観点から実用されている海洋温
度差発電プラントの蒸発器では、蒸発量の数倍程
度の被加熱流体を流下させているが、この流体流
下量に対応する間隙は、0.5〜1.0mm程度である。
長尺（10ｍ前後）の伝熱管を用いる海洋温度差発
電プラント用の蒸発器では、伝熱管の長手方向に
数ケ所の分配室を設け、また、分配管は各部にお
いて伝熱管毎に必要である。第３図に示した従来
の分配室２６は仕切板２８を用いるように構成さ
れているが、この仕切板２８は上述したように一
定の流体流下量を確保するために伝熱管２４と直
接係合させることができない。このため伝熱管２
４の中心と分配管２９の中心とを同心にすること
は、高度の製造技術をもつてしても困難である。
まして、間隙が0.5〜1.0mmと微小であることか
ら、微小の偏心が分配口３０の間隙に偏りを生じ
させ、極端な例では中心間の距離が間隙の距離に
等しくなり、伝熱管２４の外表面と分配管２９の
内面とが直接接触することもある。この場合、均
一で安定な流下液膜が形成されないため、伝熱管
２４の外表面にドライパツチ（液で濡らされてい
ない部分）が発生したり、加熱流体の液膜から剥
離を生じたりする。そのため、蒸発器は所定の性
能を発揮できなくなるとともに、蒸発器での蒸気
発生量が減少し、発電端出力の減少が起こる。

本考案の目的は流下液膜式蒸発器における伝熱
面の構成要素、すなわち伝熱管の外表面に均一で
安定な液膜を形成することのできる流下液膜式蒸
発器を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために本考案は円筒状の蒸
発器胴と、この蒸発器胴の上部に区画して設けら
れた上部水室と、この上部水室の下側に連設さ
れ、水室から下方の下部水室にかけて延在する多
数の伝熱管の上端に近い一定区間を収容し、供給
される蒸発液を各伝熱管外面に膜状に付着させて
流す分配口を有する分配室と、この分配室内にあ
つて、分配室内を通る各伝熱管との間に環状空間
を保持して各々嵌入され、伝熱管に供給される蒸
発液の流量を調節する複数の透孔を有する分配カ
ラーとを備えてなり、透孔は蒸発液が前記伝熱管
の外表面に旋回流として供給されるように分配カ
ラーの軸心を横切り、かつ伝熱管の接線と一致す
る方向に形成されることを特徴とするものであ
る。

（作用） 分配カラーの透孔から噴流となつて流出する流
体は伝熱管の外表面に旋回しながら付着し、その
外表面に均一な厚さの液膜を形成する。

この際、分配カラーと伝熱管との間の環状空間
は、全周にわたつて一様に保たれているから、透
孔から出る噴流の伝熱管への到達距離は常に一定
である。

これにより、伝熱管の外表面に生じるドライパ
ツチを一切なくすことができる。

（実施例） 以下、伝熱管に装着して用いられる分配手段を
示す第４図および第５図を参照して本考案の一実
施例を説明する。

第４図において、符号３１は伝熱管２４に合わ
せて分配口３２を穿つている仕切板を示してい
る。この仕切板３１の上方空間は従来と同様に被
加熱流体のための貯蔵空間として形成され、分配
室２６ａを構成している。この分配室２６ａ内を
通る伝熱管２４にパツキン３３を装着した中心孔
３４によつて伝熱管２４と同心を保つている分配
カラー３５が備えられる。この分配カラー３５の
内部は分配室２６ａから区画された環状空間３６
を形成しており、その開口を下に向けて環状空間
３６よりも口径の大きい分配口３２と通じさせる
ようにしている。

また、第５図に示されるように分配カラー３５
はその軸心を横切り、かつ伝熱管の接線と一致す
る方向に穿たれた透孔３７を備えている。本実施
例の場合、この透孔３７は仕切板３１からある高
さの位置による円周上に等間隔に４ケ所穿設され
ている。

上記構成によるところの本考案の実施例は伝熱
管２４を流下する流体の経路は透孔３７から環状
空間３６を経て伝熱管２４の外表面に達する経路
のみであり、透孔３７の向きが分配カラー３５の
軸心を横切り、かつ伝熱管２４の接線と一致する
方向に向けられているから、流体は伝熱管２４の
外表面に旋回しつつ流れる。透孔３７の数と口径
とを適切に定めることにより上記働きは一層顕著
になる。

また、中心孔３４に装着したパツキン３３はそ
の弾力性によつて分配カラー３５の中心を伝熱管
２４の中心に合わせるのを容易にしている。これ
により双方の中心は一致するから、環状空間３６
が一方に偏ることはない。

すなわち、ある高さＨを有する流体は、４個の
透孔３７より噴流となつて伝熱管２４の外表面に
旋回しながら付着し、伝熱管２４の外表面に均一
な厚さを液膜を形成する。この際、分配カラー３
５と伝熱管２４との間の環状空間３６は、全周に
わたつて一様に保たれているから、透孔３７から
噴流の伝熱管２４への到達距離は、常に一定であ
る。

また、第３図に示される従来の蒸発器では、仕
切板２８に分配管２９を固定するにあたつては、
分配口３０の間隙の一様性を確保する上から、す
きまゲージ等による間隙の測定、および間隙調整
を強いられていたが、本実施例によれば、分配カ
ラー３５を伝熱管２４に装着したのち、分配カラ
ー３５を仕切板３１に固定するだけで、容易に環
状空間３６を均一な隙間とすることができる。

（考案の効果） 以上の説明から明らかなように本考案は分配室
内を通る各伝熱管との間に環状空間を保持して
各々嵌入される分配カラーを備え、その透孔を分
配カラーの軸心を横切り、かつ、伝熱管の接線と
一致する方向に形成しているから、伝熱面の外表
面に均一で安定な液膜を形成することができ、伝
熱管の外表面にドライパツチが生じず、蒸発器の
安定な性能が維持されるという優れた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は海洋温度差発電プラントの構成機器を
示す系統図、第２図は従来の流下液膜式蒸発器の
要部を示す断面図、第３図は従来の流下液膜式蒸
発器において用いられる流体分配手段の一例を示
す断面図、第４図は本考案による流下液膜式蒸発
器の一実施例を示す断面図、第５図は第４図のＶ
−Ｖ線に沿う断面図である。 ２３……蒸発器胴、２４……伝熱管、２６……
分配室、３１……仕切板、３２……分配口、３３
……パツキン、３５……分配カラー、３６……環
状空間、３７……透孔。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 円筒状の蒸発器胴と、この蒸発器胴の上部に区
   画して設けられた上部水室と、この上部水室の下
   側に連設され、該水室から下方の下部水室にかけ
   て延在する多数の伝熱管の上端に近い一定区間を
   収容し、供給される蒸発液を前記各伝熱管外面に
   膜状に付着させて流す分配口を有する分配室と、
   この分配室内にあつて、該分配室内を通る前記各
   伝熱管との間に環状空間を保持して各々嵌入さ
   れ、該伝熱管に供給される蒸発液の流量を調節す
   る複数の透孔を有する分配カラーとを備えてな
   り、前記透孔は蒸発液が前記伝熱管の外表面に旋
   回流として供給されるように該分配カラーの軸心
   を横切り、かつ該伝熱管の接線と一致する方向に
   形成されることを特徴とする流下液膜式蒸発器。